研究人员确定了玉米根周围微生物组组成的遗传贡献

为了让植物生长，它们通过根部吸收水分和营养。在这样做的过程中，它们依赖于微小的助手：尤其是细菌和真菌，它们存在于根部周围的薄层中。这些微生物还可以抵御对植物有害的生物，就像人类肠道中的“微生物组”有助于确定我们是生病还是保持健康一样

波恩大学领导的一个国际研究小组在莱布尼茨研究所的参与下，现已在玉米植株上证明，寄主植物的基因构成对根系微生物的组成有重大影响。这项研究发表在《自然植物》杂志上

“研究表明，根系微生物组强烈依赖于营养或缺水等胁迫条件，”该研究的第一作者之一、IPK研究小组“定量遗传学”的科学家蒋勇博士说。

不同玉米品种的基因构成差异很大。区域品种适应非常不同的环境条件，这取决于它们是生长在南美洲较凉爽的高地还是较温暖的低地。波恩大学“功能根生物学”初级研究小组负责人彭宇博士说：“长达数百年的适应当地气候的玉米品种选择导致了非常不同的基因型，我们能够将其用于研究。”

研究小组目前已经分析了129个玉米品种。这些作物是在“正常”条件下，在缺乏磷、氮和水的情况下种植的。此外，对从根周围只有几毫米厚的层中提取的3168个样本中的微生物DNA进行了测序

遗传物质在根中的作用在胁迫条件下得到了揭示。营养和水分缺乏也对微生物的组成有影响。然而，在相同的胁迫条件下，玉米品种的微生物组仍然存在差异。彭宇博士解释说：“我们已经证明，某些玉米基因与某些细菌相互作用。”

国际研究团队甚至能够使用特定玉米品种原产地的生长条件及其基因构成的数据来预测哪些关键生物出现在根部的微生物组中。Massilia属的细菌尤其突出

“令人惊讶的是，在氮供应充足的情况下，这些微生物的样本只有少数，”INRES植物营养生态生理学系的Gabriel Schaaf教授博士解释道，他也是波恩大学PhenoRob卓越集群的成员

另一方面，如果氮缺乏，那么在根部会发现许多Massilia。研究小组随后用这种细菌“接种”了玉米根。这表明，这些植物随后形成了更多的侧根，从而显著提高了它们的营养和水分吸收

在进一步的研究中，研究人员发现根用黄酮吸引Massilia细菌。这是一种植物色素，在细菌的帮助下刺激侧根的形成。彭宇博士说：“然而，这的先决条件是玉米植物具有微管结合基因。”

IPK科学家蒋勇博士解释道：“对于这项研究，我们还为微生物组研究打开了定量遗传学的工具箱。”。“我们对微生物组形成中很大比例的遗传成分感到惊讶。”

这一结果可用于科学和育种。“它们可以作为进一步调查农业生态问题的基础，并根据基因组和微生物组数据开发更好地适应气候变化的玉米新品种。”