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在新喀里多尼亚，超基性基质上的植物面临重金属胁迫和营养缺乏。研究人员针对镍超积累植物（Ni - HA）和非积累植物（nA）开展微生物群落研究。结果发现两者微生物群落有差异，这对理解植物适应机制意义重大。
在神奇的大自然中，植物们在各种环境里努力生存，尤其是生长在新喀里多尼亚超基性基质上的植物，它们的生存挑战巨大。这些基质富含重金属，但却缺乏植物生长必需的营养元素，就像是一片 “营养贫瘠但金属丰富的土地”。在这样的环境中，一些植物进化出了特殊的能力，比如限制金属进入细胞（排斥）、调节对金属的耐受性或者大量积累金属（超积累），这些植物被称为金属植物（metallophytes）。然而，目前对于这些植物如何在如此恶劣的环境中与微生物相互作用，以及微生物在它们的金属适应策略中扮演何种角色，人们知之甚少。为了解开这些谜团，来自新喀里多尼亚大学（University of New Caledonia）的研究人员展开了一项深入的研究，其研究成果发表在《Microbiome》上。
研究人员选取了两种同属且生长在同一超基性基质上的新喀里多尼亚金属植物：镍超积累植物 Psychotria gabriellae（Pg，Ni - HA）和非积累植物 Psychotria semperflorens（Ps，nA）。他们运用了多种技术方法来探究这两种植物不同部位的微生物群落。首先是采样技术，研究人员根据当地环境法规，在 “Mont Koghi” 地区采集了两种植物的叶片、种子、果肉、根、根际土壤和块状土壤样本。然后通过 DNA 提取技术获取样本中的 DNA，利用 Illumina MiSeq SBS 技术进行扩增和测序，之后借助生物信息学流程和多种统计分析方法对数据进行处理和分析 。
在研究结果部分，研究人员从多个方面进行了深入探究。
- 微生物群落多样性：通过计算香农（Shannon）和辛普森（Simpson）指数等指标发现，细菌群落中，地下部分（根和根际土壤）的多样性显著高于地上部分（叶片、果肉和种子）。这可能是因为地上部分受到高镍浓度的选择压力，使得细菌多样性降低；同时，细菌与真菌的竞争以及引物的不匹配等因素也可能导致这种差异。而真菌群落多样性在不同部位的表现则有所不同，叶片的多样性高于根部，且不同物种间的叶片真菌群落差异明显。此外，研究还发现部分真菌 ASV 在数据库中无法分类，这表明可能存在尚未被发现的真菌物种。
- 微生物群落组成：细菌群落中，Alphaproteobacteria 在两种植物的各个部位都占主导地位，但不同部位的具体细菌类群存在差异。例如，在 Pg（Ni - HA）的根部和根际土壤中，除了 Alphaproteobacteria，还有 Actinobacteria、Acidobacteriae 等；而在地上部分，如叶片中，Fusobacteriia 等也较为丰富。真菌群落方面，不同部位和物种的差异更为显著。Pg（Ni - HA）的根际土壤中 Mortierellomycetes 占主导，而 Ps（nA）的根际土壤则以 GS35（Ascomycota phylum）为主；种子中，Pg（Ni - HA）主要是 Dothideomycetes，而 Ps（nA）则以未分类真菌和 Sordariomycetes 为主。
- 微生物群落结构：通过 beta 多样性分析，细菌群落结构在地下部分主要根据部位聚类，而地上部分聚类不明显；真菌群落则明显根据物种和部位聚类。这说明真菌群落对植物物种和部位的特异性更强。
- 微生物生物标志物：研究人员利用线性判别分析效应大小（LEfSe）和图网络分析，确定了 Pg（Ni - HA）和 Ps（nA）的特定微生物生物标志物。一些常见的生物标志物，如 Diaporthe 和 Mycena，对镍具有耐受性，可能有助于植物适应超基性基质环境。Pg（Ni - HA）的特定生物标志物，如 Fusarium 和 Talaromyces 等，具有吸附重金属的能力，可能促进其镍超积累表型；Ps（nA）的生物标志物，如 Trichoderma 和 Methylobacterium - Methylorubrum 等，可能在其镍排斥机制中发挥作用。
在结论和讨论部分，该研究首次系统地比较了生长在相同环境下但具有不同镍适应表型的新喀里多尼亚金属植物不同部位的微生物群落。研究结果揭示了镍超积累植物和非积累植物之间不同的微生物生物标志物，这些生物标志物可能参与植物对金属的吸收、积累或排斥过程，对理解植物在超基性基质上的适应机制具有重要意义。然而，目前对于这些特定微生物群落的功能作用还需要进一步研究。未来的研究可以包括对其他镍积累或排斥植物的研究，以及与不同超基性位点的物种进行比较，这将有助于更深入地了解微生物在植物适应金属环境中的作用机制，为植物修复和农业生产等领域提供理论基础。
