针对种子微生物以提高种子的恢复力

Fonio(马唐)是一种小米，是西非最古老的本土作物，也是成熟最快的谷物之一。尽管产量低，但快速成熟、耐旱性以及在贫瘠土壤中生长的能力使其成为了解谷物如何适应未来气候变化条件的有用模型。

KAUST研究员NaheedTabassum表示，从营养角度看，福尼奥与其他小米相当，但产量远低于主要谷类作物水稻、玉米和小麦。塔巴苏姆认为，在气候变化和荒漠化挑战中，福尼奥可以补充主要作物。

Tabassum及其同事在HeribertHirt和SimonKrattinger的带领下，研究了通过操纵福尼奥与土壤微生物的关系来改善福尼奥的潜力。

在干旱条件下生长的植物与细菌结合并相互作用，帮助它们应对非生物挑战。赫特和他的团队是植物与微生物相互作用及其在植物生长发育、养分吸收和抵御生物胁迫中作用的专家。

“植物在与微生物伙伴的密切相互作用中进化，这对于它们的生存和健康至关重要，”赫特说。“由于种子是潜在有益微生物群落(从母植物)垂直传播的瓶颈，我们试图揭示福尼奥种子微生物组在各种非生物条件下的作用。”

他们的研究调查了来自西非不同地点的126个经过完全测序的福尼奥种质遗传群体的细菌种子内生菌多样性。

种子中内生细菌的作用与植物生长和保护有关，但具体机制仍有待详细解释。这项研究的结果表明，种子相关的内生菌通过养分的可用性和同化来支持植物的生长促进。先前的研究表明，种子内生菌会产生生物防治抑制剂来抵御病原体。

当他们分析种子微生物组时，研究人员发现福尼奥小米具有多种可遗传的种子内生类群。“尽管在不同地理位置的福尼奥植物中发现了不同的微生物组，但所有福尼奥植物都共享一组微生物，即所谓的核心微生物组，它可能在这种谷物的一般代谢中发挥重要作用，”赫特说。

为了测试环境因素是否影响种子微生物群的组成，研究人员在收集地点收集了气象和土壤数据(降水、温度、pH值和土壤结构)。他们发现其中几个参数与微生物多样性之间存在相关性，表明环境因素可能影响微生物组成和跨代传播。

“种皮和储存组织代表了不同的微生境，”塔巴苏姆解释道。“通过微生物群的垂直传播来强化植物物种的后代，开辟了作物育种的新技术应用。”

“种子微生物工程可用于目标代谢物或生产抗菌化合物，以提高植物生物量和胁迫下的产量，”她说。

最近发表的研究提供了一个概念证明，可以解释来自多个地点的福尼奥种子相关微生物组的组成和多样性。

该团队对126个福尼奥种质进行了全基因组关联研究(GWAS)，以确定与种子内生菌多样性相关的遗传位点，他们认为这是世界首次。这导致了许多已知和新基因的鉴定，这些基因似乎影响不同福尼奥种质中微生物群落的多样性，这表明不同福尼奥群体也从基因上调节其种子微生物组的组成。

“虽然种子微生物组研究还处于起步阶段，但我们的工作表明，它具有巨大的潜力，可以增进我们对植物-微生物组-环境相互作用以及作物种子微生物组工程的理解，”赫特说。

“这项研究将种子微生物组确定为以可持续方式增强作物对气候压力的适应能力的潜在目标，”他总结道。