《Microorganisms》：Host-Dependent Endophytes as a Resilient Biological Reservoir: Niche-Specific Expansion and Holobiont Reassembly in Grapevine
编辑推荐：
植物及其内生微生物群构成一个功能性的全生物组（holobiont），其中宿主依赖性内生菌（HDE）被认为是在与宿主连续性相关的持久微生物组分。研究人员利用长期离体培养的葡萄藤幼苗，考察了HDE在连续琼脂继代培养及向土培过渡过程中的再分布与重装配。结果显示，初始
植物及其内生微生物群构成一个功能性的全生物组（holobiont），其中宿主依赖性内生菌（HDE）被认为是在与宿主连续性相关的持久微生物组分。研究人员利用长期离体培养的葡萄藤幼苗，考察了HDE在连续琼脂继代培养及向土培过渡过程中的再分布与重装配。结果显示，初始组织生态位（茎尖 versus 根基）对HDE群落留下了持久的组分印记，并伴随显著的品种依赖性效应。大量微生物扩增子序列变体（ASV）在琼脂与土壤生境间共享，表明HDE相关谱系具有高度持久性。细菌群落表现出显著可塑性，植物相关细菌谱系对土壤群落装配贡献突出。值得注意的是，204个根富集细菌ASV（占土壤群落10.8–14.3%）被回收，揭示出稳健的“根特异性遗留”（Root-Specific Legacy）。细菌HDE再分布潜力（43.3%）高于真菌（10.4%）。功能谱显示生境关联的功能模式：厌氧表型在土壤富集；膜运输、核苷酸代谢、糖缀合物生物合成及次生代谢产物生物合成在根中预测增强。Cladosporium与Fusarium在真菌核心类群中占优，生境转换改变其营养型预测。研究确立HDE为可进行生态位特异性扩张的韧性生物储库，参与植物全生物组的生态重装配。
研究背景与立项依据
植物与内生微生物群构成功能性全生物组（holobiont），宿主依赖性内生菌（HDE）作为随宿主连续性传递的持久组分，其传播模式分为水平传播与垂直传播（经种子或无性繁殖体）。葡萄藤作为无性繁殖多年生作物，在长期离体琼脂培养这一受限微生物输入系统中，可用来检验HDE的空间继承与持久性。目前关键未知在于：初始组织生态位（茎尖 vs 根基）的印记能否在多次继代中维持；离体苗转入灭菌土培后，群落如何重装配；宿主基因型与组织生态位在重装配中的量化作用。该研究即围绕上述空白，在《Microorganisms》报道了其发现。
主要关键技术方法
研究以云南大学昆明果园起源、逾10代琼脂继代的两葡萄品种（Cabernet Sauvignon与Rose Honey）为材料，建立茎尖（S）与侧基（L）两条继代路径至第三代，并行将中段苗转灭菌土培一周期，收琼脂茎叶/根、土培茎叶/根及根际土各三重复。DNA经TIANGEN DP302-02提取；细菌扩16S V3–V4（341F/805R）、真菌扩ITS（ITS1FI2/ITS2），Illumina NovaSeq 6000双端测序；QIIME2-DADA2推ASV，SILVA138/UNITE8.2注释；OmicStudio行PICRUSt2（KEGG）、BugBase（表型）、FUNGuild（真菌功能）预测；Python行α/β多样性（Chao1、Shannon、Hellinger PCoA）、多因子PERMANOVA、Source Tracker源解析、核心微生物组（占位≥80%、相对丰度>0.01%）、LEfSe差异分析。
研究结果
3.1 培养体系与组织生态位驱动封闭继代系统中葡萄HDE多样性与生态位特异性扩散
PCoA与PERMANOVA表明培养条件为细菌群落首要驱动（R2=0.365），品种为真菌首要驱动（R2=0.196）；组织间隔效应较小。琼脂苗以Acinetobacter、Roseomonas占优，土培及根际以Pseudomonas、Bacillus、Chaetomium、Cladosporium升高。结论：培养体系＞品种＞组织生态位分层群落，属级组成具生境特异性。
3.2 继代路径对微生物继承的影响
按品种内Bray–Curtis组内相似度，Rose Honey的L路径细菌同质性强于S路径（p<0.05），Cabernet真菌在S路径更强；L路径伴Methylobacterium等标记。结论：初始外植体源留下跨代持久印记，且受品种调制。
3.3 生境转换中葡萄HDE的外向迁移
Source Tracker显示根际土细菌79.2–79.9%来自植物“通用核心”，根特异遗留占10.8–14.3%，茎特异仅1.6–2.5%；细菌组织序列土壤检出率43.3%（Pseudomonas 42.7%、Acinetobacter 22.0%），204个根富集ASV（以Paenibacillus为主）回获；真菌仅10.4%。结论：细菌HDE再分布力远高于真菌，根遗留是土壤细菌重要储库。
3.4 不同葡萄品种核心微生物组的维持
细菌核心跨品种保守（共享占84.4%/90.7%）；真菌核心品种特异（Cabernet独有ASV占42.8%丰度，Rose Honey无独有）。Acinetobacter、Pseudomonas、Roseomonas跨生境恒在。结论：细菌核心为生境不变骨架，真菌核心受基因型过滤更强。
3.5 核心微生物组层级识别与功能演替
七层交集得“通用核心”11细菌+8真菌ASV；根核心33、茎核心11细菌ASV；土培扩细菌核心（26）缩真菌核心（12）。PICRUSt2示根中膜运输、核苷酸代谢、糖缀合物与次生代谢预测升高，根际厌氧表型BugBase富集（p<0.001）；FUNGuild示土培真菌营养型拓宽（病原、腐生、外生菌根入根际）。结论：细菌以保守代谢维稳，真菌以营养型转换适应。
讨论与结论翻译
讨论指出，HDE在离体增殖中结构稳定且具土中转出能力，支持“内生驱动装配”模型；细菌因运动与代谢可塑性转出率43.3%远高于真菌10.4%；初始组织生态位经氧分激素梯度留下持久印记且受品种交互调制；通用核心（约80%土壤细菌）与根特异遗留（204 ASV）构成层级储库；功能上细菌守代谢连续、真菌行生态策略转换。
结论：宿主依赖性内生菌作为韧性生物储库，能够进行生态位特异性扩张，并参与植物全生物组的生态重装配。
