我校青年教师金晶与连腾祥合作在mSystems上发表研究论文

审核发布:宣传部 蒙丽 来源单位及审核人:农学院 林轩东 发布时间:2020-11-30浏览次数:860


  11月24日,我校农学院青年教师金晶和连腾祥与福建农林大学兰涛教授合作在国际重要学术期刊mSystems(IF=6.63)杂志上在线发表题为Rice SST variation shapes the rhizosphere bacterial community, conferring tolerance to salt stress through regulating soil metabolites的水稻特异性基因调控根际微生物研究文章连腾祥副教授为论文第一作者,硕士生黄英勇为论文共同第一作者。金晶博士为本文通讯作者,福建农林大学兰涛教授为共同通讯作者。(论文链接:https://msystems.asm.org/content/5/6/e00721-20)。


  土壤盐渍化一直是农业生态系统的严重威胁。土壤盐渍化造成的盐胁迫也严重制约了水稻的产量。水稻耐盐胁迫的方式除自身的抵抗机制外,其根际微生物在提高水稻耐盐性方面也起着关键作用。目前已经发现和鉴定了许多水稻耐盐相关基因。然而,尚不清楚水稻中的耐盐基因是否可以通过调节代谢产物和根际微生物群落结构协同作用抵抗盐胁迫。

  本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,以黄华占(HHZ)和中花11(ZH11)为受体材料,获得了SST基因功能缺失的转基因植株(HHZcas和ZH11cas)。将ZH11和ZH11cas、HHZ和HHZcas以及突变体(sst)和野生型(WT)三对材料分别种在盐胁迫和无盐胁迫的对照土壤中。结果表明,sst、HHZcas和ZH11cas对盐胁迫的耐受性远高于相应的野生型。通过16S rRNA扩增子高通量测序检测根际微生物群落,发现在盐胁迫显著改变了水稻的根际微生物群落结构。此外,在盐胁迫条件下sst和WT、HHZ和HHZcas、ZH11和ZH11cas之间的根际微生物结构和土壤代谢物都存在差异显著,一些特定的微生物物种在耐盐胁迫水稻根际富集,且与多种代谢产物显著相关。通过分析这些富集的微生物物种、土壤代谢物以及之间的关联,可推测出在盐胁迫下,SST基因缺失的植株(sst,HHZcas和ZH11cas)会通过改变根际微生物的群落结构和土壤中的代谢产物,来提高水稻对于盐胁迫的抵抗能力。这也是首次发现水稻SPL转录因子家族基因与根际微生物相关。
该研究不仅为揭示宿主关键基因在调控根际微生物群落组装中的关键作用提供了范例,也为通过管理土壤微生物改善作物在盐碱土壤中的适应性提供了新的理论依据。

SST基因通过调节土壤代谢产物塑造根际细菌群落示意图

  本研究得到国家自然科学基金(批准号31801325, 31800092)、广东省自然科学基金(批准号2020A1515011363, 2018A030313141)的资助。华南农业大学农学院刘向东教授和中国科学院东北地理与农业生态研究所金剑研究员对本研究提出了宝贵建议。(文/图 农学院 连腾祥 金晶)



返回原图
/