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放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-28 12:07  浏览次数:0
摘 要:几个世纪以来,人们都知道植物的根部会产生多种有医学价值的化学物质。对人类健康的好处是显而易见的,但目前还不清楚植物是如何
 几个世纪以来,人们都知道植物的根部会产生多种有医学价值的化学物质。
对人类健康的好处是显而易见的,但目前还不清楚植物是如何和为什么要花费20%的能量来制造这些奇异的化学物质。是防卫用的吗?是浪费吗?这是干什么的?
约翰·因内斯中心和中国科学院的一项联合研究为这一植物特殊代谢的基本问题提供了新的线索。
这项研究发表在《科学》杂志上,揭示了植物利用其根部衍生的化学物质来聚集和维持微生物群落。这表明,在整个植物界,多样的植物化学可以提供一个交流的基础,使微生物群落的塑造能够适应寄主植物的特殊需要,如普通杂草或主要作物,如水稻或小麦。
这一发现为研究人员提供了一个在一系列主要作物中进行植物根微生物群工程的途径。
该研究的合著者、约翰英纳斯中心的安妮奥斯本教授说:“数百年来,这个问题一直吸引着人们,我们发现这种化学物质使植物能够指导根部及其周围微生物群落的组装和维护。”
“我们假设植物为了自身的利益正在塑造根微生物群。如果我们能够理解植物在做什么,什么样的微生物对它有反应,以及有什么好处,那么我们就可以利用这些知识来设计改良的作物,或者设计出能提高生产力和可持续性的根微生物群,并远离化肥和农药,”奥斯本教授补充道。
在这项研究中,研究小组发现了在著名的模式植物拟南芥的根中表达的代谢网络。这个网络主要围绕着基因簇组织起来,可以制造出50多个以前未被描述的分子,这些分子属于一个叫做三萜的植物天然产物家族。
研究人员在这些根源性化学物质的生产过程中产生了改变的植物,并与中国科学院杨白教授合作,在北京一个农场的天然土壤中种植这些植物。
结果表明,这些植物与野生植物在微生物群落类型上存在明显差异。
在进一步的实验中,研究小组合成了许多这些新发现的化学物质,并在实验室里测试了它们对培养微生物群落的影响,再现了土壤中植物-微生物的相互作用。
“使用这种方法,我们可以看到化学结构上的微小差异会对特定分子是否会抑制或促进特定细菌的生长产生深远影响。论文的第一作者黄安成博士说:“综合起来,我们可以清楚地看到这种化学混合物对微生物的微妙的、选择性的调节。”
与水稻和小麦中不产生拟南芥三萜的根细菌图谱的比较表明,这些遗传网络正在调节细菌向拟南芥特有的根微生物群的聚集。
研究人员的下一步是进一步探索这种微生物群落塑造对植物的益处,并观察对植物化学的其他影响,如营养限制和病原挑战。
这项全面的研究“一个特殊的代谢网络选择性地调节拟南芥的根微生物群”,发表在《科学》杂志上。
 
 
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