根际微生物组结构、组装机制及功能研究取得重要进展
信息来源：中国林业网 发布日期：2016-09-21 浏览次数：2715次
中国林业网9月21日讯 植物-微生物之间共生关系的普遍性和古老性表明共生菌对植物表型调控的重要意义。微生物组（microbiome）被认为是植物体的第二套基因组，对植物生长和适逆至关重要。菌根和根瘤是研究最为透彻的根系-真菌、细菌共生体，但根际微生物高度的遗传多样性和复杂的菌群结构表明可能还存在其他共生系统。针对这一基础性科学问题，中国林科院亚林所专家围绕“共生菌群落结构和生态学功能”主题开展研究，在根际微生物组结构、组装机制及功能研究取得重要进展。
一是发现在极端环境条件下普遍存在一种由“黑化”真菌侵染根系形成的新型共生体。分离到多种黑化真菌，包括发表的新种—稻镰状瓶霉、蒙塔腔菌和弯孢霉等。从黑化真菌侵染根系特征、接种和胁迫试验等方面初步揭示其介导植物-环境相互关系的重要意义。同时，在“黑化真菌”植物共生体系中存在一种氮素形态依赖性机制，即只有在植物生长基质中含有有机氮条件下，黑化真菌表现出显著的促生效应，表明内生真菌具有将有机氮矿化为无机氮的能力，这一发现对开发真菌制剂应用于有机农林业生产、减少土壤无机氮摄入量可能具有重要的生态和社会效益。此外，某些根际黑化真菌还能转移至植物地上部分，成为种子优势内生真菌，接种试验表明该真菌能显著提高宿主种子萌发效率并促进非宿主生长。研究结果间接证明了根际微生物对植物生长和繁殖的远程调控作用。
二是基于高通量测序平台，从系统生物学观点解构出盐生植物根际微生物组图谱并比较了不同生态位菌群结构和功能差异，初步阐明了在极端环境下，菌群的适应性机制及其对宿主的表型扩展功能。该研究还利用实验证据证实了生物信息学预测核心菌群的准确性；提出构建泛人工合成菌群（pan-SMCs）是研制新型微生物制剂的重要策略等观点。同时，该研究建立了一套两轮巢式PCR（nested PCR）方法，可高效检测植物组织内生真菌ITS基因，大大降低了非特异性扩增，解决了目前国际公认的一个技术瓶颈。
该研究结果加深认识了根际微生物结构多样性和功能多样性，有助于理解微生物对宿主表型的调控作用，为创制并实现新型微生物制剂运用于林木育苗、生态脆弱区植被恢复等奠定基础。
成果分别发表在《Scientific Reports》（doi: 10.1038/srep32467, IF: 5.525）,《Biotechnology Advances》（doi: 10.1016/j.biotechadv.2016.08.005, IF: 11.847）和《Fungal Ecology》（doi: 10.1016/j.funeco.2016.08.011., IF: 2.993）等国际主流刊物上，并获得授权国家发明专利2项（ZL201410045895.0、ZL201410045774.6）、实用新型专利1项（ZL201520638815.2）。研究工作得到中央级公益性科研院所基本科研业务专项资金、国家自然科学基金面上项目；国家引智项目资助。
一是发现在极端环境条件下普遍存在一种由“黑化”真菌侵染根系形成的新型共生体。分离到多种黑化真菌，包括发表的新种—稻镰状瓶霉、蒙塔腔菌和弯孢霉等。从黑化真菌侵染根系特征、接种和胁迫试验等方面初步揭示其介导植物-环境相互关系的重要意义。同时，在“黑化真菌”植物共生体系中存在一种氮素形态依赖性机制，即只有在植物生长基质中含有有机氮条件下，黑化真菌表现出显著的促生效应，表明内生真菌具有将有机氮矿化为无机氮的能力，这一发现对开发真菌制剂应用于有机农林业生产、减少土壤无机氮摄入量可能具有重要的生态和社会效益。此外，某些根际黑化真菌还能转移至植物地上部分，成为种子优势内生真菌，接种试验表明该真菌能显著提高宿主种子萌发效率并促进非宿主生长。研究结果间接证明了根际微生物对植物生长和繁殖的远程调控作用。
二是基于高通量测序平台，从系统生物学观点解构出盐生植物根际微生物组图谱并比较了不同生态位菌群结构和功能差异，初步阐明了在极端环境下，菌群的适应性机制及其对宿主的表型扩展功能。该研究还利用实验证据证实了生物信息学预测核心菌群的准确性；提出构建泛人工合成菌群（pan-SMCs）是研制新型微生物制剂的重要策略等观点。同时，该研究建立了一套两轮巢式PCR（nested PCR）方法，可高效检测植物组织内生真菌ITS基因，大大降低了非特异性扩增，解决了目前国际公认的一个技术瓶颈。
该研究结果加深认识了根际微生物结构多样性和功能多样性，有助于理解微生物对宿主表型的调控作用，为创制并实现新型微生物制剂运用于林木育苗、生态脆弱区植被恢复等奠定基础。
成果分别发表在《Scientific Reports》（doi: 10.1038/srep32467, IF: 5.525）,《Biotechnology Advances》（doi: 10.1016/j.biotechadv.2016.08.005, IF: 11.847）和《Fungal Ecology》（doi: 10.1016/j.funeco.2016.08.011., IF: 2.993）等国际主流刊物上，并获得授权国家发明专利2项（ZL201410045895.0、ZL201410045774.6）、实用新型专利1项（ZL201520638815.2）。研究工作得到中央级公益性科研院所基本科研业务专项资金、国家自然科学基金面上项目；国家引智项目资助。
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