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植物微生物组生态功能与群落构建过程研究进展
生物多样性
2023, 31 (4):
22667-.
DOI: 10.17520/biods.2022667
植物各个器官表面及内部定殖着高度多样化的微生物群落, 这些微生物与植物长期共进化, 作为宿主植物的“共生功能体” (holobiont)在植物生长发育、养分吸收、病害抵御和环境胁迫适应性等方面发挥了重要作用。得益于近10年来多组学技术的发展和应用, 有关植物微生物群落的多样性、组成和功能特征、群落构建的驱动因素和植物-微生物互作机制等方面研究取得了一系列重要进展。然而, 与土壤微生物组相比, 目前对植物微生物组的认识及其应用尚且不足。本文系统总结了植物微生物组的组成特征, 植物微生物在调节植物生长发育、促进养分吸收、提高病害抵御能力及环境胁迫适应性等方面的功能及作用机制, 从宿主选择、环境因子以及生物互作3个方面总结了驱动植物微生物群落构建的因素, 并着重阐述了植物-微生物互作如何塑造植物微生物群落以及如何调节对植物的有益功能。此外, 我们对未来植物微生物组研究和应用面临的挑战进行了展望, 如核心微生物组挖掘和合成群落构建, 植物-微生物互作的分子调控机制, 植物微生物群落水平上的互作机制等。深入理解植物微生物群落特征、生态功能以及构建过程对于精准调控植物微生物组以提高植物适应性和生产力以及维持生态系统健康具有重要意义。  View image in article
图2
植物微生物组来源以及宿主选择和环境因素共同驱动的土壤-植物连续体微生物群落构建模型
正文中引用本图/表的段落
综上所述, 宿主选择、环境因子和生物互作共同驱动了植物微生物群落构建, 从土壤到植物表面再到内部, 宿主选择的效应逐渐增强, 而环境因子的影响逐渐减弱, 植物表面(如根表和叶表)微生物受到宿主选择和环境效应共同影响(图2)。系统研究植物微生物组的群落构建机制, 阐明不同生态系统中植物微生物的来源, 宿主植物、环境和人为干扰等如何塑造微生物组的结构和功能, 以及高度多样的植物微生物组如何响应复杂的环境条件并影响宿主植物的生长, 对未来植物微生物组精准调控和生态系统可持续管理具有重要意义。
本文的其它图/表
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