转自Ad植物微生物

       植物与复杂微生物群落的相互作用是数百万年来共同进化的结果，并促进了植物对陆地的过渡和适应（Cell | 植物是如何征服陆地的？）。植物成为复杂且高度动态的生态系统必不可少的组成部分的能力取决于它们与各种微生物群落的相互作用（Science | Leho Tedersoo教授深度解读菌根共生如何驱动植物群落生态！eLife | 加拿大蒙特利尔大学研究揭示微生物相互作用影响群落多样性的机制！）。植物微生物群落可以支持甚至实现植物的多种功能，并且对于在经常快速变化的环境下维持植物的健康至关重要（Science | 重磅！北卡教堂山分校揭示微生物群与根内皮的协调支持植物营养平衡！Nature | 重磅！Jeff Dangl团队揭示微生物组中的单一细菌属维持根的生长；Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康；Nature Ecology and Evolution| 最新研究揭示土壤微生物是外来植物入侵成功的驱动力！）。植物区系和土壤区系之间的微生物群落组成和多样性有所不同。这表明这些区间中的微生物群落不是一成不变的，而是受到环境以及微生物间和植物-微生物交流的调节（Cell Host & Microbe | 重磅！Schulze-Lefert团队揭示根系分泌香豆素与微生物互作改善植物铁营养！New Phytologist | 明尼苏达大学研究揭示植物和土壤微生物群落之间的适应性机制！）。激素在促进植物微生物群落的组装中起着至关重要的作用，而植物和微生物通常以完全不同的意图使用相同的激素。

       近日，国际权威植物学期刊The Plant Journal发表了德国乌尔姆大学Ruth Eichmann、英国华威大学Luke Richards以及Patrick Schäfer所写的特刊文章，题为Hormonesas go‐betweens in plant microbiome assembly的论文。在这篇文章中，科研人员讨论了激素作为植物与微生物之间的中介而影响植物微生物群落形态的功能。植物和微生物产生的激素的通用性实质上有助于创造生境，而这些生境是多样性的起源，因此也是植物，其微生物群落以及最终生态系统的多功能性。

 

 

图1 植物微生物群落是植物的“瑞士军刀”。

 

       为了获得微生物群落的好处，植物需要对其组装进行一定程度的控制，而激素在其中起着至关重要的作用。好处可分为两方面：（1）基于改善养分和水供应以及对生物和非生物胁迫的保护，增强了生态可塑性和适应性；（2）由于微生物对植物再生、生长以及侧根和根毛形成的支持，优化了植物/根的生长和发育。

 

图2 激素在微生物群落组装中的功能。

 

       土壤微生物在根际或根内定殖的能力取决于它们的专业化程度。虽然非生物环境和环境因素（例如土壤特性）会影响土壤中微生物群落的组成，而微生物产生的激素和植物分泌的激素则有助于它们在植物根际中的组装。植物内与激素有关的发育和防御相关过程塑造了根内群落。微生物与微生物之间的相互作用促进了所有生境中微生物群落的组装。一般而言，根际土壤微生物多样性低于大块土壤，但宏转录组分析显示两个区域的微生物多样性相似，但微生物组成不同。由于进一步进化驱动的微生物宿主适应过程和宿主因素，根内的微生物多样性较低，只有高度适应宿主的微生物才能在外和/或内根层（包括维管系统）定居。

 

图3 简化总结了植物激素和微生物激素活性对根系结构和植物防御的功能多样性。

 

       植物内部的激素信号激活或抑制侧根形成、根生长、根毛形成以及植物对活体营养和死体营养病原菌的防御作用。细菌和真菌微生物能够产生激素或改变植物中的激素信号传导，从而改变根系发育的不同方面并操纵植物防御。请注意，所指示的激素活性会发生变化，甚至可能产生相反的效果，具体取决于激素浓度、激素稳态、植物种类、植物发育阶段、环境刺激等。