蔓性野牡丹氣生根黏液微生物幫助植物固氮
植物與各種微生物保持著密切的關(guān)系。眾所周知，植物相關(guān)的微生物在宿主養(yǎng)分利用、脅迫耐受性、植物健康和適應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用。在這些微生物中，能夠固定氮?dú)獠⒅苯酉蛩拗髦参锾峁┑墓采痰吐?lián)合固氮微生物備受關(guān)注。除了地下根、根際相關(guān)的固氮微生物之外，根莖、木質(zhì)部和氣生根等特殊生態(tài)位也吸引了許多關(guān)注。最近，一項(xiàng)開創(chuàng)性的研究發(fā)現(xiàn)：一種墨西哥玉米品種的氣生根能分泌出大量富含碳水化合物的黏液，對(duì)黏液微生物組的分析表明，它富含重氮營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌，如Burkholderia、Herbaspirillum、Azospirillumin等。該植物29%-82%的氮來(lái)自大氣氮?dú)?，表明黏液微生物系統(tǒng)在滿足植物氮需求方面具有重要作用。富含碳水化合物的黏液被認(rèn)為是介導(dǎo)玉米-重氮營(yíng)養(yǎng)微生物相互作用的重要區(qū)域。有意思的是這個(gè)營(yíng)養(yǎng)豐富的位置專門富集固氮細(xì)菌，而不是病原體和環(huán)境微生物，這表明背后的微穩(wěn)態(tài)受到調(diào)控。然而，這一過程的基礎(chǔ)機(jī)制仍然未知。
蔓性野牡丹（Heterotis rotundifolia）的氣生根黏液
蔓性野牡丹（Heterotis rotundifolia）是一種快速生長(zhǎng)的多年生灌木雙子葉植物。它是全球雜草綱要中列出的高風(fēng)險(xiǎn)入侵植物之一。它們的氣生根從0.1到16 cm不等，在到達(dá)地面之前會(huì)散發(fā)出大量的黏液（圖示）。代謝物和微生物組分析表明，氣生根黏液富含碳水化合物和重氮營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌。氮同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)和基因表達(dá)分析表明，氣生根黏液微生物可以固定大氣氮以支持植物生長(zhǎng)。雖然氣生根黏液富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但沒有觀察到內(nèi)部富集其他環(huán)境和致病微生物。研究人員在黏液中鑒定出一種真菌分離物，該分離物已顯示出廣譜抗菌活性，但允許重氮營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌的生長(zhǎng)。這種“友好”的真菌可能是維持黏液微生境中固氮功能的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。
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