西北农林科技大学“国家杰青”团队在顶级期刊（IF=17.9）上发表研究成果

近日，西北农林科技大学韦革宏教授/陈卫民副教授课题组在Microbiome发表题为“Seed microbiomes promote Astragalus mongholicus seed germination through pathogen suppression and cellulose degradation”的研究论文，本研究揭示了种子萌发期间种子相关微生物的动态变化，并证实了它们在通过抑制病原体和降解纤维素来促进A. mongholicus种子萌发方面的生态作用。这项研究提供了对种子微生物如何促进成功种子萌发的机制理解，突出了利用这些微生物群落增加植物健康的潜力。

种子相关的微生物在维持植物健康方面发挥着至关重要的作用，它们提供营养并帮助植物抵抗生物和非生物胁迫。然而，它们在种子萌发和抗病性中的功能尚不清楚。本项研究采用扩增子和宏基因组测序技术，研究了与发芽和未发芽种子相关的Astragalus mongholicus的种子内生和种子际微生物组的构建和功能特征。此外，通过体外和体内盆栽实验阐明有益微生物与种子萌发之间的关系。结果表明：种子萌发显著增强了与种子相关的微生物群落的多样性，这种多样性的增加是通过种子相关生态位分化驱动的，导致潜在有益的益生菌如假单胞菌（Pseudomonas）和泛菌（Pantoea）的富集；相反，镰刀菌（Fusarium）在未发芽的种子中持续富集。共现网络模式显示，发芽和未发芽种子内的微生物群落呈现出不同的结构；发芽的种子表现出更复杂和相互连接的网络，特别是细菌群落及其与真菌的相互作用；宏基因组分析表明，发芽种子际土壤具有更多与病原体抑制和纤维素降解相关的功能。；通过结合依赖培养和萌发实验，确定了镰刀菌（Fusarium solani）为病原体。与宏基因组分析一致，萌发实验进一步证明，与病原体抑制和纤维素降解相关的细菌可以促进种子萌发和活力。特别是，Paenibacillus sp.显著增强了A. mongholicus的种子萌发和植物生长。

收集、加工和分析与黄芪种子相关的微生物群落的实验设计

为了研究发芽对种子相关微生物群落组装的影响，研究人员分析了不同生态位（内圈和精球）第 4 天和第 10 天发芽和未发芽种子的细菌 16S rRNA 基因和真菌 ITS 序列（图 D）。发芽定义为第 4 天或第 10 天通过种皮出现胚根，而未发芽的种子在第 4 天或第 10 天没有出现胚根。结果表明，种子在土壤中的发芽率为 23.33%，发芽力为 5%，发芽指数为 1.78。为减轻种子活力对发芽的影响，研究人员测定了黄芪种子的硬种子率 （70.67%），并筛选出大小均匀的种子，这些种子在 25 °C 浸泡 24 h 后成功吸收。成功吸水表明种子突破了高硬实率的障碍，具有很高的生命力。从 32 个样品中，共获得 3,198,515 个高质量细菌 16S rRNA 基因和 131,540 个真菌 ITS 序列（表 S1）。稀疏后，研究人员鉴定了 11,943 个细菌和 1187 个真菌扩增子测序变异 （ASV）。

文章链接：

https://doi.org/10.1186/s40168-024-02014-5

来源：西北农林科技大学