植物分子物质调控根系微生物组为靶向病害抑

意大利学者PascaleAlberto于年1月24日在《FrontiersinPlantScience，植物科学前沿，JCR=2区，IF=4.》杂志发表题为《ModulationoftheRootMicrobiomebyPlantMolecules:TheBasisforTargetedDiseaseSuppressionandPlantGrowthPromotion，植物对根系微生物组的调控为靶向病害抑制和促进植物生长奠定了基础》的文章。

ModulationoftheRootMicrobiomebyPlantMolecules:TheBasisforTargetedDiseaseSuppressionandPlantGrowthPromotion

植物分子物质调控根系微生物组为靶向病害抑制和促进植物生长奠定基础

摘要

植物根系内部及周围具有大量多种微生物，称之为植物微生物组。微生物组由绝大多数真菌、细菌、卵菌和古菌所组成，其部分是植物病原菌，部分是对植物健康和适应性有益的益生菌。为了健康的生长，植物需要对其根际土壤生态位进行监视来对病原微生物进行检测，同时对有益微生物在营养吸收和促进生长方面的服务最大化。植物利用一系列的机制来调控它们的微生物组，包括结构改进、次级代谢产物的释放和不同防御响应的相关作用模式。本综述对截至目前根系微生物组的组成和活性以及调控根系相关微生物群落结构的不同植物分子物质进行综述。对植物根际与土传病原真菌之间的交互作用进行举例。本综述也对目前已经构建的微生物组进行举例来说明植物是如何通过选择他们的微生物组来最大化植物的适应性。植物对微生物组的操纵有助于设计下一代微生物接种体来靶向病害抑制和促进植物的生长。

Keywords:plantdefense,plantgrowthpromotion,plantmolecules,rootexudation,rootmicrobiome,microbiota,diseasesuppression,microbialinoculants

关键词：植物防御，促进植物生长；植物分子，根系分泌物，植物微生物组，微生物群落，病害抑制，微生物接种体

植物是通过根系生长和固定在土壤中的生物体。在陆地生态系统中，植物是绝大多数生物的主要食物。在自然中，植物会受到多种病原菌、昆虫等生物胁迫和干旱、盐胁迫和极端温度、营养不足或重金属等不良环境条件的非生物胁迫。为了抵御生物胁迫，植物进化出一系列复杂的免疫响应，其能够保护植物细胞不受它们所面临的挑战的危害。十年来，植物和病原菌之间的交互作用大多都是基于单个植物和微生物所进行研究，忽略了这种相互作用的复杂性以及影响侵染结果的许多其他微生物种类的参与。自去年以来，观点已经转向植物相关微生物群落对植物生长和健康的影响。越来越多的研究表明植物相关微生物能够拓宽寄主植物的免疫功能。假定植物能够通过释放到根际的将化合物来选择性的招募对促进植物生长和有益健康的土壤微生物。本综述对根系相关微生物群落的组成和活性的研究进行综述，并以植物和土壤微生物之间的交互作用为例，对不同的植物分子物质是如何形成这些群落结构的方式进行讨论。

1.PlantsandMicrobiome

植物和微生物组

1.1GameofBiomes:PlantsRootsandTheirMicrobiome

植物根系和它们的微生物组

植物在其地上部分和地下部分组织中具有多种微生物，统称为植物微生物群落，其中与植物紧密相关的微生物群落的基因组常常被称之为植物微生物组。本综述着重微生物组与根系之间的交互作用。根系是埋藏在土壤中的植物器官，其调控了植物寿命和适应性有关的关键的功能，包括位置固定、从土壤中吸收和储存营养物质和水以及调控其与土壤栖居微生物之间的交互作用。根系和他们周围的土壤组成了地球上最为丰富和多样的生态系统之一。根际周围薄薄的土壤层（称为根际）中微生物生命的高度集中是由于植物通过将光合作用转化的有机碳光合产物作为重要食物来源分泌到根系而吸引了微生物的聚集。根际分泌物种类多样，包括有机酸、氨基酸、糖、次级代谢产物以及死亡的根冠细胞。根系分泌物除了支持根际微生物的增殖，也负责形成土壤和根际特异性微生物的的组装，该现象被称之为“根际效应”。根际微生物的增殖受到根系化合物和信号分子的影响而形成土壤中高度复杂微生物群落中的一个亚单元。当微生物生长在根表或者根内部时微生物多样性则较低。由于微生物所组成的根系相关微生物群落能够促进植物营养吸收，提高它们的生长和防御潜力，而且微生物能够决定植物健康。因此，植物健康和根际微生物的聚集是一个复杂的过程。

1.2TheIdentityofRoot-AssociatedMicrobiomes

根系相关微生物组的鉴定

过去十年的研究揭示根际相关微生物群落的组成的研究中，绝大多数都是采用微生物标记基因16SrRNA和ITS所进行的扩增子测序方法，而部分学者所采用的鸟枪法宏基因组学测序方法不仅仅选择微生物标记基因，而且包含了环境中所有可测序的环境样本。后者不仅着重于根系相关微生物的分类特征，而且

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