Nature子刊 | 生物多样性热点：坎波斯-鲁佩斯特磷贫瘠土壤中翡若翠科植物的微生物群落
推荐：江舜尧
编译：风季
编辑：十九
巴西坎皮纳斯州立大学、巴拉联邦大学及澳大利亚西澳大利亚大学、美国能源部联合基因组研究所等多国学者共同于2019年7月31日在Nature子刊Scientific Data发表题目为《Microbiomes of Velloziaceae from phosphorus-impoverished soils of the campos rupestres, a biodiversity hotspot》的文章，该研究有助于破译微生物群落对坎波斯地区植物功能的影响，并揭示在压力环境中提高植物生产力的新策略。
文章摘要
研究背景：与菌根真菌的结合是植物摄取磷和其他营养元素的最古老、最广泛以及最重要的途径之一，在超过80％的维管物种中发现存在这一种共生关系。然而，有人认为，在严重的磷贫瘠土壤中，例如巴西坎波斯-鲁佩斯特（campos rupestres）地区，维持菌根关联的成本超过了它们的营养吸收效益。因此，在坎波斯地区上生长的大多数植物不表现出菌根结合特征。虽然菌根真菌的缺乏引发了关于其他微生物组合是否有益的问题，但据我们所知，以前的研究没有调查过坎波斯地区微生物群落的系统发育程度和功能多样性。因此，与在不同的坎波斯地区环境中繁衍的本地物种有关的微生物群落的结构和功能仍不明晰。坎波斯地区裸露的岩石、季节性的干燥和营养贫瘠的土壤严重限制了植物的生长，翡若翠科植物作为坎波斯地区一种优势被子植物，具有应对极端营养不良土壤的策略，但是微生物群落对这种胁迫条件下的植物的生存影响及其相互作用关系仍不明确。
方法：本文通过对坎波斯地区植物和土壤/岩石样品采集、宏基因组测序和生物信息学分析，评估了其独特生态系统下的微生物群落和植物之间的相互作用关系。
结果：翡若翠科植物是坎波斯地区一个优势植物科，本研究分别选取了坎波斯地区生长在浅层土壤中的Vellozia epidendroides和裸露岩石上的Barbacenia macrantha两个翡若翠科物种进行微生物群落分析，16S V4和ITS2扩增子序列变异（ASV）分析结果显示，无论是原核生物还是真菌，其多样性均受环境的影响，且原核生物多样性通常高于真菌多样性；两种植物根际和基质的微生物宏基因测序结果表明，土壤和岩石基质以及V. epidendroides和B.macrantha的微生物群落代谢途径均表现出显著差异（FDR <0.05）。这些数据是首次探索坎波斯地区微生物群的结果，并有可能揭示植物相关微生物群的新功能作用。我们期望这与理解微生物在植物生存中的作用以及开发在压力环境中提高作物生产力的新策略有关。
文章中重要图片说明
图1 | 巴西坎波斯红壤是岩石、季节性干旱的环境，是磷贫瘠土壤地区之一。
图2 | 用于获取和处理数据的工作流程概述。
图3 | Vellozia epidendroides 和 Barbacenia macrantha 微生物群落的α多样性。
图4 | Vellozia epidendroides 和 Barbacenia macrantha微生物群落在门水平的群落结构组成。
图5 | 在不同研究的环境中，有多种代谢途径存在显著差异。
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