植物根部能够成为土壤中一些细菌和真菌的宿主,这些微生物间的相互作用可以提高它们自身的功能和促进植物生长。尽管对根部相关细菌和真菌群落的功能有了较深入的了解,但是土壤-红树林根系界面处潜在的微生物相互作用和其潜在机制仍然是未知的。
我实验室海洋生命过程与生物资源利用创新团队利用扩增子和宏基因组测序技术,分析了微生物域内和域间的网络拓扑结构、关键类群以及和微生物相互作用相关的基因在从土壤到红树根之间四个连续部分(非根际、根际、根表和根内)的概况。研究发现,微生物域内网络和域间网络在网络结构和拓扑属性上有显著的差异。与三个根外区域相比,根内是一个独特的区域,里面的微生物共现关系更强,它的细菌-真菌网络(2.986)相比细菌(2.628)或者真菌网络(2.419)有着更高的平均连接度。这可能与根内发现的3种细菌的关键类群(弧菌属、厌氧绳菌纲和脱硫盒菌科)相关,这些细菌被认为可以加强与真菌的域间联系并促进生物膜的形成。另外,研究发现与细胞间通信相关的群体效应基因(rhlI、 lasI、 pqsH和lasR)和钴胺素好氧生物合成相关的基因均在根内富集,而与钴胺素厌氧合成相关的基因(由cbiT和cbiE编码)在三个根外区域占主导地位。该研究结果为根内生菌间加强的细菌-真菌相互联系提供了基因方面的证据,突出了土壤-根界面在构建不同域间微生物相互关联中的关键作用。
图1.根际(Rhi)、非根际(non)、外胚层(Epi)和内胚层(Endo)隔室两个群体感应模块的概况 图2. Cobamide生物合成途径和根际(Rhi)、非根际(Non)、外生(Epi)和内生(Endo)隔室Cobamid生物合成微生物组的分类概况 研究成果于2021年10月在Frontiers in Microbiology(中科院SCI二区,影响因子5.64)上发表,题目为“Genetic elucidation of quorum sensing and cobamide biosynthesis in divergent bacterial-fungal associations across the soil-mangrove root interface”。中山大学硕士研究生周诤源与创新团队骨干成员王成副教授分别为文章的第一作者和通讯作者。 该研究得到了国家自然科学基金、南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。