Current Biology|柳枝稷根际微生物在田间分布的遗传决定因素

植物微生物组研究的基本目标是确定宿主基因型与环境因素如何协同影响微生物群落的组成。在此前的研究中，研究者往往将宿主植物迁移出原生环境进行集中种植，这使得宿主植物与微生物之间的关联难以解释。为了避免上述问题，

2023年4月19日，来自美国德克萨斯大学的Thomas E. Juenger团队在Current Biology杂志上发表了题为“Genetic determinants of switchgrass-root-associated microbiota in field sites spanning its natural range”的研究论文。研究人员收集了来自三个原生环境的1961份柳枝稷（一种北美原生C4能源植物）样品，分析结果表明原生环境是微生物组分的主要决定因素，确定了影响微生物丰度的400多个遗传位点。这项工作为进一步利用宿主植物遗传物质操纵微生物群落提供了新的见解。

不同的原生环境在地理、气候以及土壤理化性质上都存在差异，这些因素都将塑造环境特异性的微生物的组分特征。研究人员分别在密苏里州（KMI）、得克萨斯州（ATX）以及哥伦比亚（CMO）种植了两年的柳枝稷，使其根部微生物表征出环境适应性的特征。对根系微生物的主成分分析揭示了三个环境特异性的簇（图1A）。进一步分析微生物组分发现，不同环境的微生物种类与相对丰度是基本一致的，α与γ变形杆菌在每个环境中都是最常见的微生物组分（图1B）。

基于重测序数据，柳枝稷大概可以分为3个遗传亚群：海湾亚群、中西部亚群和大西洋亚群。使用线性模型比较环境（site）、遗传亚群（subpop）以及两者互作（site × subpop）对微生物组分的解释能力，发现环境差异对微生物组分的解释能力在所有菌种中都高于遗传亚群或两者互作（图1C，D）。

研究人员通过线性混合效应模型测试了宿主植物基因型在不同分类水平上对于微生物组分相对丰度的影响（图2）。分析结果说明宿主植物的遗传物质在调节根相关微生物群的广泛系统发育多样性方面有着重要作用。通过不同环境下的全基因组关联分析，研究人员发掘了1153个与微生物组分相关的SNP。相关候选基因参与“响应生物刺激”，“防御反应”等途径（图3）。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982223003986

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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