植物通过促进与微生物群落的特定相互作用来保护自己。根际微生物组的结构受到植物和环境因素的动态调节,影响植物对病原体的抵抗力。研究表明,宿主相关微生物群的组成可能受到特殊代谢物和非生物应激源等因素的影响。植物如何能够适应不同的共生微生物群落,同时保持抗病性的难题目前仍然存在。
通过深入分析微生物基因组,可以揭示根际微生物在促进植物生长和防御方面的作用。例如,根瘤菌科(Rhizobiales)的细菌在调节生长和防御平衡中起关键作用。
转录组学分析已经成为植物与微生物相互作用的动态视角,揭示了根际微生物如何同时刺激植物生长和增强抗病性。已有研究通过转录组学分析揭示了多粘类芽孢杆菌YC0136(烟草相关的ppgpb)促进植物生长和产量的机制,也有研究发现一些致病基因诱导了生长相关途径,但抑制了防御反应。这些例子都强调了转录组分析在研究中的作用,揭示了某些植物相关微生物在促进生长和抗病双重益处方面的潜力。
Meta分析和组学方法可作为预测工具,用于研究植物相关微生物生长-防御权衡的潜力,并为植物-微生物相互作用提供见解。这些研究结果都需要进行实验结果的进一步验证,揭示防御权衡的潜在机制。主要包括根相关微生物的植物激素动态和病原体抑制作用(比如通过影响植物激素水平和抑制病原体来增强植物生长和防御)、细胞壁相关酶的诱导(PGPR通过产生植物激素、侧向素和细胞壁相关酶等来增强植物生长和抵抗病原)以及通过干扰细菌的群体感应(QS)来增强植物的生长和防御。
长期以来,植物生长和增强抗病性一直是植物育种的重要目标,但它经常受到生长-防御权衡的限制,虽然微生物肥料的潜力巨大,但通过Meta分析和组学数据表明,植物相关微生物具有克服这种权衡的更为强大的潜力与优势。对各种真菌/细菌-植物相互作用的研究表明,某些微生物也可以赋予增强植物生长和抗病性的双重益处。目前人们一直期望提高个体生物防治剂的有效性,并且合成微生物群落在不同领域有了广泛应用,但正在进行的研究已经对形成植物-微生物相互作用的分子复杂性产生了有价值的见解。最近的研究也阐明了影响营养状况、植物激素水平、次生代谢物、光合作用和能量产生的分子机制,在形成微生物群落对植物生长和防御的最终影响中起着关键作用。未来的研究需要进一步考虑微生物与植物相互作用的分子机制,以及如何优化植物生长和防御。
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14360
文章来源:植物生物技术Pbj