近日,南京农业大学生命科学学院沈振国教授团队和蒋建东教授团队合作在国际权威学术期刊《Microbiome》上在线发表了题为“Long-term effect of epigenetic modification in plant–microbe interactions:modification of DNA methylation induced by plant growth-promoting bacteria mediates promotion process”的研究论文。该研究通过多维组学研究植物、土壤微生物组、植物促生菌之间的复杂互作关系,发现了植物生长促进细菌(PGPB)通过调控植物根部DNA甲基化而长效促进植物生长的新机制,首次提出PGPB-植物-微生物组互作的二阶段模型,为基于PGPB操控根际微生物组提供新的思路。

PGPB的接种能显着促进植物生长。然而,接种的PGPB菌株通常无法长期在土壤中存在,这种矛盾提示需要对微生物诱导的植物促生机制进行更加深入的研究,进一步揭示PGPB等有益微生物菌株和植物在原位土壤中的相互作用机制。


该团队的研究显示PGPB接种物消亡后对植物生长的促进依然具有长期效应,进而探讨了外源接种物、根际微生物组和植物之间的三方互动关系是植物生长促进过程的关键因素。研究发现,根际微生物组的组装主要由植物的发育驱动,根系对微生物的招募大大削弱了接种物对根际微生物组的影响。根际微生物组的变化和根际接种物的定殖都不是促进植物生长的必要条件。在根部,对接种物响应的DNA甲基化修饰影响了与植物生长促进有关基因的表达,抑制植物根部DNA甲基化会大大削弱PGPB对植物的生长促进效应。


这项研究提出了一种新的机制,PGPB在根部诱导的DNA甲基化修饰介导了植物促生过程,而且这些甲基化修饰在接种物消亡后仍然具有促生功能。这为微生物与植物的相互作用提供了重要的新见解,并超越“维持土壤中接种物持久性的观点”提出了植物-微生物组操控的新策略。

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