摘要：植物与微生物组的互作机制是当前生命科学当之无愧的研究热点之一。在植物的根际土壤中，一场无声的“植物-微生物协作”正在持续上演：植物的“微生物盟军”PGPR（植物根际促生菌）通过固氮、分泌激素、抗逆调控等方式，助力植物生长与抗逆，同时减少农药、化肥使用量，显著提

植物与微生物组的互作机制是当前生命科学当之无愧的研究热点之一。在植物的根际土壤中，一场无声的“植物-微生物协作”正在持续上演：植物的“微生物盟军”PGPR（植物根际促生菌）通过固氮、分泌激素、抗逆调控等方式，助力植物生长与抗逆，同时减少农药、化肥使用量，显著提升作物产量。但二者如何实现如此精准的协同互作？

近日，云南大学农学院表观遗传课题组在Modern Agriculture期刊发表题为“The Roles of Epigenetics in the Interplay Between Beneficial Rhizobacteria and Plants”的综述论文，系统阐述了PGPR 通过表观遗传机制调控植物生长、抗逆性和微生物组互作的关键作用，揭示了二者通过表观遗传“语言”实现精准对话的关键密码。

表观遗传调控是一种不改变DNA 序列，但通过甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA 等方式调控基因表达的“软机制”。在PGPR 与植物的互作中，这套“语言”扮演了关键的“翻译官”角色（图1）：

1. DNA甲基化：基因的“开关键”

DNA 甲基化通过在基因启动子或转座子区域添加/去除甲基基团，调控基因的激活或沉默。例如，根瘤菌与豆科植物共生形成根瘤时，植物通过去甲基化酶MtDME 特异性去除根瘤发育相关基因（如NCR 蛋白编码基因）的甲基化修饰，激活其表达，从而促进根瘤分化与固氮功能；同时，转座子区域的甲基化动态变化可间接调控邻近基因表达，形成协同调控网络。

2. 组蛋白修饰：染色质的“松紧调节器”

组蛋白乙酰化、甲基化等修饰可改变染色质的松紧程度，影响基因可及性。研究显示，多粘类芽孢杆菌CR1 通过增加拟南芥抗旱基因RD29A/B 的组蛋白乙酰化（H3K9ac）及甲基化（H3K4me3）修饰，使染色质维持开放状态，确保干旱胁迫下基因快速响应，显著提升植物存活率。

3. 非编码RNA：基因表达的“精准控制器”

非编码RNA（如miRNA、lncRNA）通过靶向mRNA 降解或参与RNA 指导的DNA 甲基化（RdDM）通路，进一步细化调控精度。例如，Bacillus amyloliquefaciens FZB42 通过下调miR846 解除其对茉莉酸信号通路的抑制，提升植物抗病性；而番茄中枯草芽孢杆菌SL18r 激活的lncRNA MSTRG18363，可“拦截”抑制免疫力的miR1918，间接增强抗病基因表达。

图1 土壤中PGPR（植物根际促生菌）的活动增强了细菌分泌营养物质和激素的有效性，而植物从富含PGPR的土壤中获取的营养物质会诱导表观遗传修饰。这些改变的表观遗传标记进而调控植物基因表达模式，包括参与植物代谢物合成（如根系分泌物）的相关基因。该过程进一步促进PGPR定殖，从而在细菌活动与植物代谢适应之间形成正向反馈循环。

然而，植物与PGPR 间的表观遗传调控机制相关研究目前仍十分有限。PGPR 导致的植物表观遗传修饰的改变调控了哪些基因的表达，这些表达的基因如何影响代谢物的合成，进而影响根际分泌物和土壤的PGPR 菌群，还需要更多的研究跟进（图1）。在本综述中，作者提出未来可利用纳米孔测序等新技术直接检测DNA 甲基化，高效解析植物与微生物的“对话密码”，还可通过表观基因组编辑技术（如CRISPR-dCas9）精准调控相关基因的甲基化或组蛋白修饰状态，强化PGPR 的促生效应。

云南大学硕士研究生邹睿和博士后鲁智慧为共同第一作者，张守栋研究员为通讯作者，德国波恩大学、马克斯·普朗克研究所及香港中文大学的研究者也参与该工作的完成。研究获国家自然科学基金（32460487）、云南省基础研究重点项目（202401BC070003）及香港研资局卓越学科计划（AoE/M-403/16）资助。

来源：微生物组