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題目：Emergent bacterial community properties induce enhanced drought tolerance in Arabidopsis
細菌群落的整體湧現特性誘導了拟南芥的幹旱抗性
通訊作者：Søren J. Sørensen & Mette Burmølle
第一作者：楊楠(博士研究所學生)
機關：哥本哈根大學生物系
原文連結：https://www.nature.com/articles/s41522-021-00253-0
摘要
幹旱嚴重限制了植物生産且全球變暖正在加重對作物的幹旱脅迫。很多資料已經揭示了某些單個菌株能夠影響植物的脅迫抗性。然而，微生物群落的整體湧現特性（emergent properties）對植物幹旱抗性的影響在很大程度上還未被探索。一個由四個細菌組成的微生物小群體（嗜根寡養單胞菌, 黃單胞杆菌, 氧化微杆菌和解澱粉類芽孢杆菌，縮寫為SPMX）比群體中單個成員能夠協同地産生更多生物膜（bioflims）和生物量。是以，我們在拟南芥的根際接種了微生物群體SPMX來調查它對幹旱脅迫下的植物和其根際微生物組的影響。我們發現SPMX顯著地提高了植物在21天幹旱脅迫下的存活率，誘導了植物的幹旱抗性，而SPMX中的個體成員沒有提高植物的幹旱抗性。這個結果表明植物提高的幹旱抗性來源于SPMX潛在的整體湧現特性。此外，增加的幹旱抗性與SPMX處理後植物持續的葉綠素含量和内源的脫落酸（ABA）信号傳導相關。我們還進一步發現接種的SPMX幫助穩定了植物根際微生物群落的結構和多樣性。這些由SPMX誘導的變化有助于植物在幹旱中生長，同時也潛在地增加了植物的幹旱抗性。這項工作可能有助于啟發未來探索微生物群落的整體湧現特性來提高植物抗幹旱脅迫。
主要結果圖檔
圖1：SPMX以及群落個體對拟南芥在21天幹旱脅迫下存活率的影響。實驗設計（a），菌落形态（b），SPMX的整體湧現特性提高了幹旱抗性（c-f），SPMX在植物根部形成生物膜（g）。
圖2：SPMX對拟南芥植物在幹旱中生長表型的影響。
圖3：SPMX誘導了内源ABA合成基因的表達（a-b），相應外部的幹旱脅迫壓力基因表達水準降低（c-d）。SPMX影響ABA信号通路示意圖（e）。
圖4：SPMX于正常（under water）和幹旱條件（under drought）下在根部相關的微生物群落中（rhizosphere and rhizoplane）的相對豐度比較。
圖5：幹旱脅迫和SPMX分别對植物根部微生物群落（rhizosphere and rhizoplane）的組成和多樣性的影響（a-c）。随機森林（d）。
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