研究人员确定了遗传对玉米根部周围微生物组组成的贡献

为了让植物生长，它们通过根部吸收水分和养分。在这样做的过程中，它们依赖于微小的帮手：特别是在根部周围的薄层中发现了细菌和真菌。这些微生物还可以抵御对植物有害的生物体，就像人类肠道中的“微生物组”有助于确定我们是否生病或保持健康一样。

由波恩大学领导、IPK莱布尼茨研究所参与的一个国际研究小组现已在玉米植株上证明，宿主植物的基因组成对根部微生物的组成有显着影响。该研究发表在《自然植物》杂志上。

该研究的第一作者之一、IPK定量遗传学研究小组的科学家YongJiang博士说：“研究表明，根部微生物组强烈依赖于营养或水分缺乏等应激条件。”

不同玉米品种的遗传组成差异很大。区域品种适应非常不同的环境条件，具体取决于它们是生长在南美洲较冷的高地还是较温暖的低地。“适应当地气候的玉米品种长达几个世纪的选择导致了非常不同的基因型，我们能够将其用于研究，”该校“功能根生物学”初级研究组组长彭宇博士说。波恩大学。

研究小组现已分析了129个玉米品种。它们在“正常”条件下生长，缺乏磷、氮和水。此外，还对取自根部周围层(厚度仅几毫米)的3,168个样本中的微生物DNA进行了测序。

在胁迫条件下揭示了根中遗传物质的作用。营养和水分缺乏也对微生物的组成产生影响。然而，在相同的胁迫条件下，不同玉米品种的微生物组仍然存在差异。“我们已经证明某些玉米基因与某些细菌相互作用，”彭宇博士解释说。

国际研究小组甚至能够利用特定玉米品种原产地的生长条件及其基因组成的数据来预测根部微生物组中存在哪些关键生物体。马西利亚属细菌尤其引人注目。

INRES植物营养生态生理学系的GabrielSchaaf教授解释说：“令人惊讶的是，当氮供应充足时，这些微生物的样本却很少。”波恩大学。

另一方面，如果氮缺乏，根部就会发现许多马西利亚。然后研究小组用这种细菌“接种”玉米根。这表明植物随后形成了更多的侧根，从而显着提高了它们的养分和水分吸收。

在进一步的研究中，研究人员发现根部用黄酮吸引马西利亚细菌。这是一种植物色素，可在细菌的帮助下刺激侧根的形成。“然而，实现这一点的先决条件是玉米植株具有微管结合基因，”彭宇博士说。

“在这项研究中，我们还为微生物组研究打开了定量遗传学工具箱，”IPK科学家YongJiang博士解释道。“我们对微生物组形成中遗传成分的很大比例感到惊讶。”

结果可用于科学和育种。“它们可以作为进一步研究农业生态问题和开发基于基因组和微生物组数据更好地适应气候变化的新玉米品种的基础。”