2月24日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院沈振國(guó)教授團(tuán)隊(duì)和蔣建東教授團(tuán)隊(duì)合作在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Microbiome》上在線(xiàn)發(fā)表了題為“Long-term effect of epigenetic modification in plant–microbe interactions: modification of DNA methylation induced by plant growth-promoting bacteria mediates promotion process”的研究論文。該研究通過(guò)多維組學(xué)研究植物、土壤微生物組、植物促生菌之間的復(fù)雜互作關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了植物生長(zhǎng)促進(jìn)細(xì)菌（PGPB）通過(guò)調(diào)控植物根部DNA甲基化而長(zhǎng)效促進(jìn)植物生長(zhǎng)的新機(jī)制，首次提出PGPB-植物-微生物組互作的二階段模型，為基于PGPB操控根際微生物組提供新的思路。

 

　　PGPB的接種能顯著促進(jìn)植物生長(zhǎng)。然而，接種的PGPB菌株通常無(wú)法長(zhǎng)期在土壤中存在，這種矛盾提示需要對(duì)微生物誘導(dǎo)的植物促生機(jī)制進(jìn)行更加深入的研究，進(jìn)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機(jī)制。

 

　　該團(tuán)隊(duì)的研究顯示PGPB接種物消亡后對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)依然具有長(zhǎng)期效應(yīng)，進(jìn)而探討了外源接種物、根際微生物組和植物之間的三方互動(dòng)關(guān)系是植物生長(zhǎng)促進(jìn)過(guò)程的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，根際微生物組的組裝主要由植物的發(fā)育驅(qū)動(dòng)，根系對(duì)微生物的招募大大削弱了接種物對(duì)根際微生物組的影響。根際微生物組的變化和根際接種物的定殖都不是促進(jìn)植物生長(zhǎng)的必要條件。在根部，對(duì)接種物響應(yīng)的DNA甲基化修飾影響了與植物生長(zhǎng)促進(jìn)有關(guān)基因的表達(dá)，抑制植物根部DNA甲基化會(huì)大大削弱PGPB對(duì)植物的生長(zhǎng)促進(jìn)效應(yīng)。

 

　　這項(xiàng)研究提出了一種新的機(jī)制，PGPB在根部誘導(dǎo)的DNA甲基化修飾介導(dǎo)了植物促生過(guò)程，而且這些甲基化修飾在接種物消亡后仍然具有促生功能。這為微生物與植物的相互作用提供了重要的新見(jiàn)解，并超越“維持土壤中接種物持久性的觀(guān)點(diǎn)”提出了植物-微生物組操控的新策略。

 

　　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生科院副教授陳晨為第一作者，徐希輝副教授、蔣建東教授和沈振國(guó)教授為共同通訊作者，陳亞華教授等參與指導(dǎo)了該項(xiàng)研究。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0800803），國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31770404，41977120）等項(xiàng)目的資助。

 

　　全文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-022-01236-9