植物的真菌抗性与微生物群丰度的可遗传差异

向日葵不仅是夏天的美丽象征，而且具有重要的经济意义，是世界上第四大最重要的油料作物。新的研究表明，一些细菌可能有助于保护作物免受白色霉菌的破坏

向日葵可用于多种产品，包括种子和油，近年来消费者对这些产品的需求显著增加。研究人员指出，它们还可能有助于增强气候适应性，因为它们可以适应各种天气条件，而向日葵芽含有促进人类健康的营养物质

不幸的是，与许多其他植物一样，向日葵容易受到疾病的影响，这可能会造成严重的作物损失。例如，由真菌病原体核盘菌引起的白霉菌导致向日葵作物平均每年损失超过1%。它也会影响豆类、茄子、生菜、花生、土豆和大豆，在某些情况下会破坏100%的作物

虽然管理白霉菌等疾病的方法通常侧重于植物遗传学，但科罗拉多大学博尔德分校研究人员领导的一项发表在《分子生态学》上的研究表明，植物根部周围的微生物群落也发挥着重要作用，事实上，植物遗传变异确实会影响相关的微生物组

每个向日葵品种的20株植物生长在一块田地里，研究人员预计这块田地里会含有对菌核病病原体怀有敌意的微生物。一些植物被感染，而另一些则没有，这对于区分与研究相关的微生物和利用菌核病引起的组织死亡的微生物是必要的

在温室实验中，向日葵生长在与田间实验相同环境的土壤中，其中一半经过消毒以去除任何微生物

对植物进行了感染并评估了它们对疾病的抵抗力，使研究人员能够确定微生物对不同品种向日葵在田间实验中所经历的结果的意义。如果生长在无菌土壤中的向日葵对疾病的抵抗力较低，这将表明微生物正在赋予它们的植物抗病性

研究人员了解到，42种微生物与抗病性有关。温室实验表明，这些微生物对植物抗病性非常重要，因为在无菌土壤中的向日葵比它们的同类早死亡19天

接下来，主要微生物的丰度与不同植物的遗传特征有关，研究人员发现某些基因与微生物丰度的增加相对应

研究人员得出结论，这一切都表明，不同品种的向日葵已经通过基因适应，增加了附近土壤中有益微生物的数量，从而提高了它们对白霉菌的抵抗力。由于植物和微生物之间的联系是遗传的，它可以遗传，因此可以通过育种等方法培养这种抗性

“当然有一些记录在案的案例表明这一点很重要，”他说，“但对于大多数病原体来说，植物在这一基因上有正确的等位基因，它们会对病原体产生耐药性，如果没有正确的等位点，它们就会易感。

”（人类）有一个非常复杂的免疫系统，可以一直识别新的蛋白质。植物有一个非常不同的免疫系统，通常被简化为只有一个检测病原体的基因。如果病原体蛋白是基因可以检测到的版本，那么植物将具有抗性，但如果没有正确的匹配，植物将易感。“

与人类免疫系统不同，植物免疫系统不会记录它们对抗过的每一种微生物。相反，它们使用专门的受体来识别与疾病相关的分子模式。每种类型的受体只能与特定形状的分子相互作用，这些分子像匹配的拼图一样组合在一起。一旦接触，受体就会发出防御反应的信号。

在凯恩和他的研究同事研究的向日葵中，情况更为复杂，至少对菌核病是如此。”凯恩说：“在这种情况下，我们真的认为微生物组或其他环境成分可能发挥重要作用。”正如研究人员发现的那样，有四种类型的细菌与向日葵对真菌病原体的抵抗力密切相关，这表明它们的直觉是正确的。

然而，Kane说，“有很多微生物彼此相关，“这意味着这种影响可能是整个群落的结果，而不仅仅是这四种类型的细菌，它们被称为操作分类单元（OTU）。

尽管如此，Kane继续说道，“我们强调的四种细菌与病原体耐药性的相关性最强，当我们控制这四种细菌时，其他相关的OTU都与疾病无关”，尽管主要的四种菌可能无法单独提高抗病性，因为“这些微生物中的许多本身生长不好，或者在单独培养时表现不一样。”。