东方时讯网人类和动物都有化学和微生物特征，这些特征会以某种方式影响他们的健康。在医学上，益生菌而非抗生素的使用已经提上日程。然而，人类和动物并不是唯一与其微生物群落有密切关系的人。植物也表现出与环境相似的关系。正如它们在人类身上所做的那样，微生物在植物健康和植物病害抵抗力方面发挥着重要作用。
在丹麦Flakkebjerg的奥胡斯大学，研究人员正在研究植物、植物健康和由微生物病原体引起的植物病害。植物对抗细菌和真菌等微生物病原体的能力在很大程度上取决于调节植物防御能力的植物基因。在一项新研究中，来自AUFlakkebjerg的研究人员研究了具有不同抗性特征的植物如何与其微生物相互作用以应对病原体攻击。
该研究发表在《微生物学光谱》杂志上。
“我们研究了植物受到病原体攻击时会发生什么。在病原体攻击期间，植物本身及其相关微生物群落(即微生物群落)会发生什么变化?是什么让一些植物具有抗药性，而另一些则没有?为了回答这些问题，我们探索了植物化合物和与植物相关的大量微生物群落之间的相互作用。这并不是一个真正的新研究领域，但通过在这项研究中应用新技术和现代技术，我们已经能够获得就植物化学物质和微生物之间的相互作用而言，可以更详细地了解实际发生的事情，”助理教授EnochNarhKudjordjie说，他是奥胡斯大学农业生态学系的主要研究人员之一。
植物有自己的综合防御系统
与人类一样，植物也有自己的免疫系统，这在疾病预防中起着巨大的作用。植物防御受到植物次生代谢产物、激素和植物内外有益微生物的严格调控。
这个防御系统及其激活是复杂的，我们还没有详细了解这些组件是如何结合在一起帮助植物保护自己免受攻击的。然而，随着科学家们通过分析不同的植物基因型，使用新一代测序和分析化学平台等新技术，在研究这些防御成分方面取得了长足的进步，隧道尽头出现了曙光。
“我们一直在研究一种名为拟南芥的模型植物。拟南芥基因型对尖孢镰刀菌具有不同程度的抗性，尖孢镰刀菌是一种攻击多种植物的真菌病原体。在目前的工作中，我们使用了两种拟南芥基因型;一种具有抗性，另一种具有抗性。对尖孢镰刀菌敏感。选择这些对比基因型是为了让我们能够全面了解代谢和微生物的变化，这些变化强调了植物在病原体攻击期间的抗性和易感性，”Kudjordjie解释道。
疾病感染
首先，研究人员用真菌病原体Fusariumoxysporum感染了在温室田间土壤中生长的两周大的拟南芥基因型。为了检查感染期间的变化，他们从感染后5天开始，一直持续到感染后25天，每隔5天收集一次根和芽样本。他们通过qPCR和监测疾病症状来确认感染。
“通过这种方式，我们绝对确定植物确实被感染了。qPCR测试显示两种基因型之间存在明显差异，抗性基因型的病原体水平远低于易感基因型。”
植物化学和微生物组是独一无二的
Kudjordjie继续说道，“然后我们继续探索两种基因型在化学和微生物组中可能存在的差异，我们发现了很大的差异。正如预期的那样，所研究的植物代谢物和激素在健康植物和患病植物中都是不同的，证实了某些植物化学分子参与介导植物防御。同样，我们发现微生物组成以及微生物群落网络在健康和患病的抗性和易感植物中是不同的。此外，有益细菌如假单胞菌属和根瘤菌属主要富集在受感染植物的根际，这表明积极招募微生物以抵抗病原体入侵。”
植物基因、化学和微生物群落是关键参与者
“从更全面的角度来看，目前的工作加深了我们对植物如何防御真菌病原体的理解。更重要的是，我们发现不同植物健康和患病植物中的个体防御代谢物与特定微生物之间存在强烈而独特的关联。基因型。对负责植物防御病原体的基因的进一步分析表明，与抗性植物相比，易感植物的各种化学和激素途径发生了数种突变。这些结果有力地证实了三种潜在的宿主成分(基因、代谢物和微生物组)，交互控制植物防御，”Kudjordjie解释道。
“简而言之，我们发现单个植物基因型具有一组独特的基因，这些基因可以调节生物活动，包括在植物的不同生理状态下介导特定微生物组组装的代谢过程。然而，土壤中的微生物也会影响土壤中发生的事情。植物。”
未来的天然植物保护
我们能否想象未来在不使用合成化学品的情况下以优化的产量和其他农艺和经济收益种植植物?这将改善人类健康并消除农用化学品对环境的污染。到目前为止，越来越多的证据表明存在这种可能性，非盟研究人员目前的研究结果对于未来开发用于植物保护的天然产品的研究工作至关重要。
“尽管这些发现令人兴奋，但我们需要利用我们的知识并将其整合到未来的疾病控制策略中。植物方面的一种方法是开发具有更高防御代谢物水平的植物基因型，以吸引某些微生物来对抗特定病原体。这这意味着植物育种者必须将植物化学纳入他们的工具箱。另一种策略是开发微生物接种剂，包括几种有益微生物，可以在不同环境中最佳地增强植物适应性。我们非常乐观地利用微生物组作为植物保护剂以及未来有可能种植能够抵御病原体的‘超级’作物，”Kudjordjie说。