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责编 | 王一
白羽扇豆（Lupinus albus L.） 是耐低磷研究的模式作物， 其在缺磷条件下会形成大量排根（形似试管刷，紧密排列的小侧根）。前期，福建农林大学资环与环境学院许卫锋团队联合中国农业科学院程锋团队成功组装了白羽扇豆高质量基因组，揭示了白羽扇豆低磷适应的特征 （Xu et al., Nature Communications, 2020） 。根际微生物组被称作植物的“第二套基因组”，与植物根系的生长发育密切相关。近年来，研究人员发现白羽扇豆排根产生的质子和有机酸能选择性塑造根际微生物群落，然而被选择性招募的微生物能否影响排根形成？如果能，其机制如何？
近日，许卫锋团队在New Phytologist上发表了题为Soil-borne bacterium Klebsiella pneumoniae promotes cluster root formation in white lupin through ethylene mediation的研究论文。该研究结合大数据分析，解析了白羽扇豆根际、根鞘、根内和叶片微生物的群落特征，筛选出低磷条件下影响排根形成的细菌，并结合细菌基因敲除和药理学验证实验，阐释了根鞘微生物Klebsiella pneumoniae促进排根形成的机制。
本研究首先解析了根际/根鞘/根内/叶片样本的微生物数据，发现在低磷条件下变形菌门的细菌被逐渐从根际富集到排根内，表明其对低磷条件下排根的形成可能有重要作用。根系转录组分析表明乙烯途径与排根的形成密切相关，因此研究人员对根内微生物进行了分离、纯化等实验，结果表明变形菌门的Klebsiella pneumoniae （P7）具有最高的ACC脱氨酶活性 （ACCD，该酶可以降解植物源的乙烯前体ACC，进而阻碍植物乙烯合成与积累） 。通过P7菌及其ACCD突变体菌的外源添加实验，该研究发现变形菌门细菌P7通过ACCD酶抑制根内ACC的含量进而促进排根的产生。此外，进一步通过转录组及药理学分析发现，P7-乙烯介导的排根形成与低磷条件下排根形成区 （LRFZ） 生长素的积累有关。该研究为植物-微生物互作提供了重要依据。
福建农林大学张仟博士为文章的第一作者，许卫锋教授为通讯作者，团队成员许飞云、刘建平和王正瑞，研究生杨金勇、周项雪、丁业新、王月和朱晓琪，香港浸会大学张建华教授也参与了该工作，研究得到了国家自然科学基金和福建农林大学团队经费的资助。
全文链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.18600
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