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植物介导地上地下互作研究取得进展

时间: 2019-03-28 00:06 作者:未知 来源:未知 点击:

  从土壤颗粒到植物叶片,从动物牙齿到肠道表皮,地球上几乎每一个表面都有微生物的存在。这些微生物在诸如养分物质循环、动植物健康、生态多样性等方面起到至关重要的作用。早期的研究发现,植物作为媒介可以像“电话”一样为地上和地下生物传递信息。然而,地上地下微生物组是否也能通过植物进行传递尚不清楚。在近期完成的研究中,一个由中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心研究员朱峰和荷兰皇家生态学研究所的四位生态学家组成的联合研究团队发现,地上昆虫可以从地面上有选择性地获取微生物组,无需植物干预。

  研究人员首先发现,当只被允许取食植物叶片时,昆虫体内微生物群落结构非常简单。然而,当为昆虫提供整株盆栽植物取食时,昆虫体内微生物与土壤微生物群落结构惊人地相似,重叠率高达75%。这也推翻了该研究最初的假设,即植物微生物组与植食昆虫体内微生物组是最为相关的。

  进一步的研究发现,通过田间种植不同功能类型、生长速率的植物群落对土壤进行驯化,导致土壤细菌和真菌群落结构显著差异。这一差异同样在地上昆虫体内微生物群落结构得以体现。这也是首次发现植物影响下的土壤状态可以通过这种“遗传”方式影响昆虫微生物组成。研究还发现,在昆虫体内聚集的大量土壤微生物中,有一道的细菌与昆虫健康甚至与人类肠道健康息息相关。这也为今后的研究开拓了思路。

  通过对昆虫体内微生物组的调查,可以看到植物在土壤中的“遗留”影响。这项研究的发现,不仅在生态学研究领域有着重要意义,也对植物种植者和生态资源管理者有指导意义,例如害虫的有效控制取决于所耕作的土壤状态。总而言之,良好的土壤生物多样性条件可以为农田害虫控制、健康作物生产以及丰富自然环境物种做出很大贡献。

  这一研究由遗传发育所农业资源中心与荷兰皇家生态学研究所合作完成,于3月19日在线发表于《自然-通讯》(Nature Communications)。朱峰为论文的并列第一作者。

  论文信息:S. Emilia Hannula, Feng Zhu, Robin Heinen, T. Martijn Bezemer. (2019). Foliar-feeding insects acquire microbiomes from the soil rather than the host plant. Nature communications, 10:1254.

  论文链接

图:细菌和真菌在昆虫体内、植物叶片、根系以及土壤中的多样性和群落结构。

(责任编辑:未知)

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