【原】Microbiome：根际微生物可以影响植物开花的时间（国人作品）

微生态 2021-04-13

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浙江工业大学钱海丰老师和中科院城市环境研究所朱永官老师等人于2018年12月26日在《Microbiome》上发表题目为《Rhizosphere microorganisms can influence the timing of plant flowering》的文章。该文章研究了拟南芥野生型（Wt）和突变体（pgr5）的根系分泌物，根际微生物群和植物生理学之间的分子相互作用，并确定了一个新的分子相互作用网络，将氮循环，色氨酸（Trp）产生的植物激素IAA和开花时间联系起来。

研究摘要

背景：植物物候学对生物圈具有重要的生物，物理和化学作用。很多研究已经对物候驱动因素进行了分析，但尚未考虑植物微生物群，特别是根际微生物群的作用。

结果：我们发现根际微生物群落可以调节拟南芥的开花时间。通过硝化作用增加和延长N生物利用度的根际微生物通过将色氨酸转化为植物激素吲哚乙酸（IAA）延迟开花，从而下调引发开花的基因，并刺激进一步的植物生长。向水培培养物中添加IAA证实了这种代谢网络。

结论：我们记录了一种新的代谢网络，其中土壤微生物群影响植物开花时间，从而揭示了土壤微生物群对植物功能的关键作用。这开辟了多种应用机会，从帮助减轻气候变化和环境压力对植物的一些影响（例如异常温度变化，干旱，盐度）到使用微生物接种物操纵植物特性来增加作物潜力。

关键词：根际，微生物，根系分泌物，氮，吲哚乙酸，拟南芥，开花时间

文中主要图片说明

图1 跨代的微观实验设计和根际微生物群落的概况。a植物土壤微生物群选择的实验操作图; （b）根际微生物丰富度：ACE指数和每个样本的物种数量; （c）三代拟南芥中10种最丰富的微生物门的相对丰度。

图2 来自第三代的微生物功能的验证。来自第三代未灭菌土壤泥浆（WM和PM）（a，b）或灭菌土壤泥浆（WM-S和PM-S）（c，d）中的野生型和突变型（pnsB4和pgr5）拟南芥的开始开花的天数（即80％的对照植物有1厘米或更大的花芽）（a，c）和鲜重（b，d）。WM代表在第3代中具有来自野生型植物的微生物群分离物的植物，PM代表在第3代中具有来自pgr5植物的微生物群分离物的植物，WM-S代表用灭菌土壤浆液生长的野生型拟南芥，并且PM-S代表拟南芥pgr5用无菌土壤浆液培养的突变体。在添加野生型（WM）和突变体（PM）拟南芥培养物的未经消毒的根际土壤泥浆中生长的Wt和突变型（pnsB4和pgr5）拟南芥的土壤样品中涉及的N循环（e amoA，氨氧化; f nifH，N固定; g nirK，亚硝酸盐还原酶; h nosZ，氧化亚氮还原酶）的基因的相对丰度。

图3 N的可用性可能受到第三代微生物群的影响。接种后三个拟南芥品系（Wt，pnsB4，和pgr5）中WM和PM处理组的NH4+-N含量（A），脲酶活性（B），NO3--N含量（C）和硝酸还原酶活性（D）（n = 12）。

图4 两个拟南芥系的根分泌物。a 在水培生长的Wt和pgr5处理（n = 6）中的根分泌物的主成分分析（PCA）。b在Wt和pgr5处理中具有差异的分泌物（p <0.05）被分类为从KEGG途径数据库推断的相应代谢途径（n = 6）。c 微生物中生长三代的Wt拟南芥或pgr5突变体培养物的土壤中的色氨酸（Trp）和吲哚-3-乙酸（IAA）含量。d在已经提前一代添加了来自Wt（WM）或pgr5突变体（PM）拟南芥的微生物群的土壤培养的Wt拟南芥中Trp和IAA含量。