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“合成”研究釋放微生物群能量
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數(shù)百種不同的細(xì)菌生活在植物的葉子和根部。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院微生物研究所等機(jī)構(gòu)研究人員，自6年前開(kāi)始，首次對(duì)這些細(xì)菌進(jìn)行了分類，他們從生活在擬南芥葉子上的各種細(xì)菌群中分離出224個(gè)菌株。這些微生物可以組裝成簡(jiǎn)化或合成的植物微生物群落。相關(guān)論文近日刊登于《自然—植物》及《自然—微生物》。
研究人員首先調(diào)查了植物是如何應(yīng)對(duì)微生物入侵的。他們將細(xì)菌培養(yǎng)物滴在無(wú)菌條件下培養(yǎng)的植物葉子上。結(jié)果顯示，不同類型的細(xì)菌在植物中引發(fā)了不同的反應(yīng)。例如，暴露于某些γ變形菌屬的水芹植物共3000多個(gè)不同的基因被激活，而暴露于α變形菌屬的水芹植物平均只激活了88個(gè)基因。
“盡管植物對(duì)不同細(xì)菌的反應(yīng)范圍很廣，但我們驚訝地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)核心變化：植物實(shí)際上總是激活24個(gè)核心基因。”聯(lián)邦理工學(xué)院的Julia Vorholt說(shuō)，而且，這24個(gè)基因的激活強(qiáng)度提供了細(xì)菌在植物上的殖民范圍的信息，并有助于預(yù)測(cè)植物在適應(yīng)新物種時(shí)將激活多少額外的基因。這24個(gè)基因中有一些缺陷的植物更容易受到有害細(xì)菌的影響。
在第二項(xiàng)研究中，研究人員探索了當(dāng)突變導(dǎo)致植物缺乏一個(gè)或幾個(gè)基因時(shí)，細(xì)菌群落是如何變化的。但他們沒(méi)有預(yù)料到的是，另一種基因缺陷會(huì)產(chǎn)生最大的影響：如果植物缺乏一種NADPH氧化酶，細(xì)菌群落就會(huì)失去平衡。植物利用這種酶產(chǎn)生高活性氧自由基，具有抗菌作用。如果沒(méi)有這種酶，在正常環(huán)境下平靜地生活在葉子上的微生物發(fā)展成為所謂的條件致病菌。
研究人員表示，“合成”微生物群是研究不同群落內(nèi)部復(fù)雜相互作用的一種有前途的方法。通過(guò)控制和精確地設(shè)計(jì)微生物群落，研究人員就可以在分子水平上理解它們。一個(gè)理想的微生物群可以保護(hù)植物不受疾病的侵襲，同時(shí)也能使它們更適應(yīng)干旱和鹽堿環(huán)境。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41564-021-00929-5
https://doi.org/10.1038/s41477-021-00913-1作者：魯亦 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)