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题目：Emergent bacterial community properties induce enhanced drought tolerance in Arabidopsis
细菌群落的整体涌现特性诱导了拟南芥的干旱抗性
通讯作者：Søren J. Sørensen & Mette Burmølle
第一作者：杨楠(博士研究生)
单位：哥本哈根大学生物系
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41522-021-00253-0
摘要
干旱严重限制了植物生产且全球变暖正在加重对作物的干旱胁迫。很多资料已经揭示了某些单个菌株能够影响植物的胁迫抗性。然而，微生物群落的整体涌现特性（emergent properties）对植物干旱抗性的影响在很大程度上还未被探索。一个由四个细菌组成的微生物小群体（嗜根寡养单胞菌, 黄单胞杆菌, 氧化微杆菌和解淀粉类芽孢杆菌，缩写为SPMX）比群体中单个成员能够协同地产生更多生物膜（bioflims）和生物量。因此，我们在拟南芥的根际接种了微生物群体SPMX来调查它对干旱胁迫下的植物和其根际微生物组的影响。我们发现SPMX显著地提高了植物在21天干旱胁迫下的存活率，诱导了植物的干旱抗性，而SPMX中的个体成员没有提高植物的干旱抗性。这个结果表明植物提高的干旱抗性来源于SPMX潜在的整体涌现特性。此外，增加的干旱抗性与SPMX处理后植物持续的叶绿素含量和内源的脱落酸（ABA）信号传导相关。我们还进一步发现接种的SPMX帮助稳定了植物根际微生物群落的结构和多样性。这些由SPMX诱导的变化有助于植物在干旱中生长，同时也潜在地增加了植物的干旱抗性。这项工作可能有助于启发未来探索微生物群落的整体涌现特性来提高植物抗干旱胁迫。
主要结果图片
图1：SPMX以及群落个体对拟南芥在21天干旱胁迫下存活率的影响。实验设计（a），菌落形态（b），SPMX的整体涌现特性提高了干旱抗性（c-f），SPMX在植物根部形成生物膜（g）。
图2：SPMX对拟南芥植物在干旱中生长表型的影响。
图3：SPMX诱导了内源ABA合成基因的表达（a-b），相应外部的干旱胁迫压力基因表达水平降低（c-d）。SPMX影响ABA信号通路示意图（e）。
图4：SPMX于正常（under water）和干旱条件（under drought）下在根部相关的微生物群落中（rhizosphere and rhizoplane）的相对丰度比较。
图5：干旱胁迫和SPMX分别对植物根部微生物群落（rhizosphere and rhizoplane）的组成和多样性的影响（a-c）。随机森林（d）。
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