東北地理所在Nature Microbiology發文揭示水稻馴化與微生物組選擇耦合機制
根際微生物是促進植物養分獲取和提高氮素利用效率的重要資源。如何恢復作物馴化過程中丟失的特殊功能微生物組（Microbiome Re-wilding）服務于栽培作物產能提升，是當前關注的焦點。為了回答這一問題，中國科學院東北地理與農業生態研究所聯合江西省農業科學院以及荷蘭生態研究所，以野生稻與栽培稻為材料，利用根際微生物組分析、水稻群體基因組分析、遺傳連鎖定位以及合成菌群驗證，系統解析了水稻親本和雜交子代之間微生物選擇的基本規律，并進一步分析了野生親本募集的功能微生物類群在子代群體中的分布特征及其潛在的調控機理（圖1）。研究證實了野生親本募集的特定功能微生物類群可以在部分子代中有保留效應，并通過植物基因組和微生物組的連鎖定位分析，初步揭示了功能微生物類群與植物基因之間的耦合關系?；谶B鎖分析，進一步聚焦到了水稻OsRLK基因及其偶聯的微生物類群 Acinetobacter，并利用植物突變材料與合成菌群進一步驗證了基因調控下的Acinetobacter 在根際富集效應并通過提高 nifH 豐度和固氮酶相關蛋白影響宿主水稻的氮利用情況。
圖1 水稻馴化與微生物組耦合機制研究
該研究揭示了通過野生作物和栽培作物遺傳雜交手段來調控子代對微生物募集效應并進而影響宿主植物養分吸收功能，為挖掘和利用野生作物微生物組資源提高栽培作物產能開辟了新路徑，也為黑土地微生物組定向培育、合理構建地下-地上協同增效與產能提升技術體系奠定了理論基礎。不過，本文僅初步探索了野生作物與微生物功能類群之間的選擇效應，在分子機制上尤其是植物基因究竟通過何種代謝途徑及分子信號轉導網絡系統實現對特定微生物類群的募集，還需要更深層次的機理解析。
研究成果近期以“Wild rice locus enables microbiome re-domestication for enhanced nitrogen-use efficiency”在線發表于Nature Microbiology。東北地理所常晶晶特別研究助理為論文第一作者，江西省農業科學院王電文博士為共同第一作者。本項研究受到區域聯合基金（U22A20593）、中國博士后科學基金（2024M753212）和吉林省自然科學基金優秀青年項目（20250101030JJ）等項目的共同資助。
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https://doi.org/10.1038/s41564-026-02498-x
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吉公網安備22017302000214號
