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蔓性野牡丹气生根黏液微生物帮助植物固氮

来源:科微学术 发布时间:2024-07-15 23:11:43 浏览:239 次

植物与各种微生物保持着密切的关系。众所周知,植物相关的微生物在宿主养分利用、胁迫耐受性、植物健康和适应方面发挥着重要作用。在这些微生物中,能够固定氮气并直接向宿主植物提供氮的共生固氮和联合固氮微生物备受关注。除了地下根、根际相关的固氮微生物之外,根茎、木质部和气生根等特殊生态位也吸引了许多关注。最近,一项开创性的研究发现:一种墨西哥玉米品种的气生根能分泌出大量富含碳水化合物的黏液,对黏液微生物组的分析表明,它富含重氮营养细菌,如Burkholderia、Herbaspirillum、Azospirillumin等。该植物29%-82%的氮来自大气氮气,表明黏液微生物系统在满足植物氮需求方面具有重要作用。富含碳水化合物的黏液被认为是介导玉米-重氮营养微生物相互作用的重要区域。有意思的是这个营养丰富的位置专门富集固氮细菌,而不是病原体和环境微生物,这表明背后的微稳态受到调控。然而,这一过程的基础机制仍然未知。

蔓性野牡丹(Heterotis rotundifolia)的气生根黏液


蔓性野牡丹(Heterotis rotundifolia)是一种快速生长的多年生灌木双子叶植物。它是全球杂草纲要中列出的高风险入侵植物之一。它们的气生根从0.1到16 cm不等,在到达地面之前会散发出大量的黏液(图示)。代谢物和微生物组分析表明,气生根黏液富含碳水化合物和重氮营养细菌。氮同位素标记实验和基因表达分析表明,气生根黏液微生物可以固定大气氮以支持植物生长。虽然气生根黏液富含营养物质,但没有观察到内部富集其他环境和致病微生物。研究人员在黏液中鉴定出一种真菌分离物,该分离物已显示出广谱抗菌活性,但允许重氮营养细菌的生长。这种“友好”的真菌可能是维持黏液微生境中固氮功能的关键驱动因素。


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