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为探究植物发育阶段和驯化对根际（rhizosphere）与内生菌圈（endosphere）微生物群落的影响，研究人员以野生和驯化的手指粟为对象开展研究。结果发现二者显著影响根系微生物组，这为可持续农业发展提供了重要依据。
在广袤的农业生态领域，植物与微生物之间的互动犹如一场神秘而精彩的 “生态舞会”，深刻影响着植物的健康生长与生态系统的稳定平衡。尤其是植物根系周围的微生物群落，它们生活在根际（植物根表面及受根分泌物直接影响的邻近土壤颗粒区域）和内生菌圈（植物根内部组织），与植物的关系极为紧密。然而，这场 “舞会” 的规律却错综复杂，受到众多因素的干扰。植物的发育阶段就像舞台上不断变换的场景，从幼苗期到开花期，植物的生理状态和需求发生着巨大变化，微生物群落是否也会随之起舞？同时，植物的驯化过程如同人类对这场 “舞会” 的刻意编排，经过长期选育，植物的性状改变了，与之相伴的微生物群落又会有怎样的回应？这些问题就像一团团迷雾，笼罩着科研人员，促使他们踏上探索之旅。
在这样的背景下，瑞典农业科学大学（Swedish University of Agricultural Sciences）等机构的研究人员勇敢地挑起了解开谜团的重任，他们将目光聚焦于手指粟（Eleusine coracana）。手指粟是一种在半干旱和热带地区至关重要的谷物作物，它不仅产量可观，而且富含营养，在当地人们的饮食和农业经济中占据着举足轻重的地位。研究人员以野生型手指粟以及五个驯化品种为研究对象，深入剖析在幼苗期和开花期这两个关键发育阶段，根际和内生菌圈微生物群落的变化规律。
经过一系列严谨的研究，他们得出了令人瞩目的结论：植物发育阶段和驯化对根系相关微生物组有着显著影响。在微生物组成方面，不同发育阶段和根区的细菌和真菌群落差异明显。例如，假单胞菌门（Pseudomonadota）、放线菌门（Actinomycetota）和拟杆菌门（Bacteroidota）是主要的细菌门类，子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）是主要的真菌门类，且它们在不同样本中的丰度模式各不相同。在微生物多样性上，开花期根际细菌的 α 多样性显著降低，而真菌的 α 多样性在各阶段和根区相对稳定。驯化则导致栽培品种内生菌圈微生物多样性下降，不过特定有益微生物类群有所富集。这些结论意义非凡，为可持续农业发展提供了新的思路和理论基础。它有助于人们减少对化肥和农药的依赖，通过合理调控植物微生物群落，增强作物的抗逆性和生产力，为未来农业的绿色发展指明了方向。该研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先是样本采集技术，在幼苗期（播种后八周）和开花期（播种后五个月）采集野生型和五个驯化品种手指粟的根际和内生菌圈样本，每个阶段每个品种设置三个生物学重复。接着采用 DNA 提取和测序技术，利用特定试剂盒提取样本 DNA，针对细菌的 16S rRNA 基因 V5 - V6 区域和真菌的 ITS2 区域进行 PCR 扩增，构建 Illumina 文库后进行测序。最后借助生物信息学和统计分析技术，使用 QIIME 2 和 RStudio 等软件，计算 α 多样性、β 多样性，进行核心微生物组分析等，从而挖掘数据背后的生物学意义。
研究结果如下：
- 微生物组成：在所有样本中，优势细菌门类为 Pseudomonadota、Bacteroidota 和 Actinomycetota，优势真菌门类为 Ascomycota 和 Basidiomycota。在根际，Pseudomonadota 在开花期占主导地位，而在幼苗期相对丰度较低；在不同品种间，开花期驯化品种根际的 Pseudomonadota 丰度显著高于野生型。真菌方面，根际样本中 Pseudogymnoascus 等属占优势，内生菌圈样本则以 Chrysosporium 等属为主。
- 核心微生物组分析：通过分析发现，约 8% 的核心微生物群在土壤和植物间共享，不同品种与土壤共享的微生物属比例有所差异。在细菌方面，9 个属在所有品种中普遍存在且与土壤细菌群落无关；在真菌方面，仅 1 个属在所有品种中均被检测到且与土壤无关。
- 微生物多样性比较：内生菌圈细菌的 α 多样性在各品种和野生型间相似，但 cv. Tessema 在开花期略低；根际细菌的 α 多样性在开花期显著低于幼苗期，野生型在各阶段均保持较高水平。真菌 α 多样性在各阶段和根区相对稳定，β 多样性分析表明根际和内生菌圈微生物群落在不同发育阶段存在显著差异。
研究结论和讨论部分指出，植物发育阶段和驯化显著影响手指粟根系微生物群落的多样性和组成。发育阶段的影响更为突出，从幼苗期到开花期，微生物群落发生了明显的演替变化。驯化虽然降低了整体微生物多样性，但选择性地富集了有益微生物类群，这可能与植物根分泌物的改变和免疫反应的调整有关。根际和内生菌圈由于环境差异，各自拥有独特的微生物群落，根际受根分泌物影响较大，微生物多样性较高；内生菌圈则受到植物免疫系统更严格的筛选。该研究首次系统地展示了手指粟在不同发育阶段微生物群落的动态变化，为理解植物 - 微生物相互作用提供了新视角，对农业生产中优化植物微生物群落、促进可持续发展具有重要的指导意义，为未来通过精准调控微生物群落提高作物产量和品质奠定了理论基础 。
