Microbiome|韦中/吴凤芝教授团队揭示挥发物介导的种间植物相互作用通过诱导根分泌物的变化促进有益细菌的根定植

摘要：植物释放的挥发性有机化合物 (VOC) 可充当介导生态相互作用的信号分子。因此，研究 VOC 介导的种内和种间相互作用与下游植物生理反应的关系对于促进我们了解植物信息交换的机制至关重要。

文章信息

期刊：Microbiome

题目：Volatile-mediated interspecific plant interaction promotes root colonization by beneficial bacteria via induced shifts in root exudation

原文链接：https://doi.org/10.1186/s40168-024-01914-w

通讯作者：韦中教授（南京农业大学）、吴凤芝教授（东北农业大学）

发表日期：2024-10-21

研究背景

植物释放的挥发性有机化合物 (VOC) 可充当介导生态相互作用的信号分子。因此，研究 VOC 介导的种内和种间相互作用与下游植物生理反应的关系对于促进我们了解植物信息交换的机制至关重要。

研究方法

该研究使用马铃薯-洋葱 ( Allium cepavar.agrogatumDon.) 和番茄植株作为模型系统，研究了 VOC 介导的种间植物相互作用的机制。该研究的假设为，马铃薯-洋葱植株释放的 VOC 可以通过调节根际微生物群来改变番茄植株的性能 (图 1 A)。为了验证这一假设，作者首先测试马铃薯洋葱 VOC 对番茄植株生长和根际微生物群的影响。之后，对马铃薯-洋葱 VOC 的化学成分进行分类，以确定对番茄生长有积极影响的特定分子。进一步的实验用于验证这种分子的作用及其作用方式，即通过诱导番茄根系分泌物的变化来影响特定细菌类群在根系的定植。最后，进行了一系列代谢鉴定和接种试验，以证明这些富集的植物有益菌在番茄根际中促进植物生长的活性。

研究结果

该研究表明马铃薯-洋葱植株排放的 VOC 会刺激相邻番茄植株的生长，并证明这种对番茄生物量的积极影响可归因于番茄根际微生物群的变化。

具体而言，马铃薯-洋葱 VOC 会间接影响番茄根际特定细菌（例如假单胞菌和芽孢杆菌属）的招募。其次，我们确定并验证了化合物二丙基二硫化物是马铃薯洋葱 VOC 混合物中介导这种种间植物通讯的活性分子。第三，对番茄根际微生物群的影响是通过暴露于二丙基二硫化物引起的番茄植株根系分泌物变化而发生的。最后，番茄根际中富集的假单胞菌和芽孢杆菌属细菌被证实具有促进植物生长的活性。