荷兰乌得勒支大学在植物根际细菌快速进化方面取得进展

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关键词：

来源：

Ad植物微生物

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https://mp.weixin.qq.com/s/Z8NfdnMLIY-eDABtDcyJYQ

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2023-11-09

摘要：

虽然有益的植物-微生物相互作用在自然界中很常见，但细菌共生进化的直接证据很少。多细胞宿主与其相关微生物群之间的互利互动对双方的健康状况都很重要。然而，虽然在自然界中经常观察到互利作用，但在表型和基因型水平上证明互利作用进化的直接证据仍然有限。根瘤菌圈是植物与自由生活的微生物之间发生互作作用的热点区域。例如，植物可以优先与土壤中本地物种库中的互生微生物发生作用，并不成比例地增加它们在根瘤层中的相对丰度。虽然这种由植物介导的生态过滤能迅速改变根瘤菌圈中互生与拮抗物种的相对丰度，但植物是否能通过提高新出现的互生基因型的适应性来推动物种内互生关系的进化，目前还不太清楚。例如，即使是最著名的植物互生微生物--固氮根瘤菌和供磷菌根--也可能对植物有害，这表明特定植物与微生物之间的相互作用会自然发生变化。因此，与植物相关的微生物有可能在植物的选择下沿着寄生-互生的连续统一体进化。在这里，我们使用实验进化来因果地表明，最初植物拮抗假单胞菌蛋白原细菌在六个植物生长周期（6个月）内在拟南芥根际进化为共生者。这种进化转变伴随着通过两种机制增加的互助适应性：（i）提高根系分泌物的竞争力和（ii）增强对植物分泌的抗菌东莨菪碱的耐受性，其生产受转录因子MYB72调节。至关重要的是，这些互惠互利的适应与降低的植物毒性、增强的根系中MYB72的转录以及对植物生长的积极影响相结合。在遗传学上，共生性与GacS/GacA双组分调节系统中的多种突变有关，该系统仅在植物存在的情况下才具有很高的适应性益处。总之，我们的研究结果表明，根际细菌可以在与农业相关的进化时间尺度上沿着寄生-共生连续体快速进化。