摘要:研究人员发现了一些潜在的有益微生物,如假单胞菌和泛菌,能够显著提高种子的萌发率和植物的生长。这项研究不仅为理解种子微生物在植物生命周期中的作用提供了新的见解,还为未来利用微生物工程改善作物生产提供了新的策略。
在这篇研究中,作者深入探讨了种子微生物群落如何通过抑制病原体和降解纤维素来促进黄芪(Astragalus mongholicus)种子
的萌发。研究揭示了种子萌发过程中微生物群落的动态变化,强调了种子微生物在植物健康和适应性中的重要作用。通过结合高通量测序技术和体外实验
,研究人员发现了一些潜在的有益微生物,如假单胞菌和泛菌,能够显著提高种子的萌发率和植物的生长。这项研究不仅为理解种子微生物在植物生命周期中的作用提供了新的见解,还为未来利用微生物工程改善作物生产提供了新的策略。种子微生物群通过抑制病原菌和降解纤维素促进蒙古黄芪种子萌发
Seed microbiomes promote Astragalus mongholicus seed germination through pathogen suppression and cellulose degradation
文章信息
期刊:Microbiome
DOI:https://doi.org/10.1186/s40168-024-02014-5
日期:
Received(投稿日期):2024年9月14日
Revised(修订日期):2024年12月17日
Accepted(接受日期):2024年12月17日
Available online(在线发表日期):2025年1月24日
Versionof Record(最终版本日期):2025年1月24日
第一作者:DaLi
通讯作者:WeiminChen,DuntaoShu,GehongWei
合作作者:WenLuo,HaofeiZhang,YangLiu
影响因子:13.8
主要单位:西北农林科技大学生命科学学院
研究内容概述
研究目的:
本研究旨在探究与蒙古黄芪种子相关的微生物群落结构、功能及其在种子萌发和疾病抵抗中的作用。通过分析萌发和未萌发种子的微生物群落,揭示其在促进种子萌发方面的潜在机制。
主要科学问题:
种子萌发如何影响种子相关微生物群落的结构和功能?
哪些有益微生物被种子利用来促进萌发?
这些微生物如何通过抑制病原体和降解纤维素来促进种子萌发并保护植物健康?
主要结论:
萌发显著增加了种子相关微生物群落的多样性,尤其是内生细菌的多样性。萌发种子的微生物群落结构与未萌发种子存在显著差异,且萌发过程中微生物群落的组装过程主要受确定性过程驱动。
萌发种子富集了潜在的有益微生物,如假单胞菌和泛菌,而未萌发种子中富集了病原菌如镰刀菌。微生物群落的共发生网络模式在萌发和未萌发种子中呈现出不同的结构,萌发种子的网络更为复杂。
萌发种子的微生物群落具有更高的功能多样性,特别是在抑制病原体和降解纤维素方面。通过接种实验验证了与抑制病原体和降解纤维素相关的细菌能够促进种子萌发和活力,其中芽孢杆菌属的菌株显著提高了蒙古黄芪种子的萌发率和植物生长。
正文
🌱Abstract
研究背景
种子微生物的作用:种子相关微生物在维持植物健康中发挥重要作用,包括提供营养和增强植物对生物及非生物胁迫的抵抗力。然而,这些微生物在种子萌发和疾病抵抗中的功能尚未被充分理解。
研究目的:本研究旨在通过扩增子测序和宏基因组测序技术,分析蒙古黄芪(Astragalus mongholicus)萌发和未萌发种子的外圈(spermosphere)和内圈(endosphere)微生物群落的组装特征和功能特征,并通过体外和盆栽实验探讨有益微生物与种子萌发之间的关系。
研究结果
1.种子萌发显著增强微生物群落多样性
研究发现,种子萌发显著提高了种子相关微生物群落的多样性,这种多样性增加是通过环境生态位分化实现的。
萌发种子中富集了潜在的有益促生菌,如假单胞菌(Pseudomonas)和泛菌(Pantoea),而**镰刀菌(Fusarium)**在未萌发种子中富集。
2.微生物群落结构差异
萌发和未萌发种子的微生物群落共发生网络模式存在显著差异。萌发种子的微生物群落结构更为复杂且相互关联,尤其是细菌群落及其与真菌的相互作用。
未萌发种子中,镰刀菌成为核心微生物类群。
3.功能特征分析
宏基因组分析显示,萌发种子的外圈土壤中富集了更多与病原体抑制和纤维素降解相关的功能基因。
这些功能有助于种子萌发和幼苗生长。
4.病原菌鉴定与功能验证
通过培养依赖方法和萌发实验,研究者鉴定出**镰刀菌(Fusarium solani)**为抑制种子萌发的病原菌。
实验进一步证实,具有病原体抑制和纤维素降解能力的细菌能够促进种子萌发和活力,其中**蜡样芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)**显著增强了蒙古黄芪种子的萌发率和植物生长。
研究结论
微生物群落动态:本研究揭示了种子萌发过程中种子相关微生物群落的动态变化,并证实这些微生物通过抑制病原体和降解纤维素来促进蒙古黄芪种子的萌发。
机制理解:该研究为理解种子微生物如何促进种子萌发提供了机制性见解,并为利用微生物群落提高植物健康提供了潜在策略。
🌱Introduction
植物相关微生物群落的重要性
植物相关微生物群落对植物的多种性状有深远影响,包括促进生长[1]、增强耐旱能力[2]、抵抗病原体以及维持整体植物健康[3]。
根际和叶际微生物组在增强植物适应性方面发挥关键作用,尤其是在抵抗病原体方面[4,5]。
例如,根际微生物如木霉菌(Trichoderma)和芽孢杆菌(Bacillus)可以帮助植物抵抗包括番茄枯萎病在内的多种疾病[6,7]。
种子微生物群落的特殊性
尽管种子微生物是植物微生物组的主要来源,尤其是在塑造早期根际微生物群落方面,但它们在植物健康和适应性中的有益功能尚未被充分研究[8]。
种子是植物生命周期的起点和终点,为众多微生物提供了独特的生态位[9]。
种子中的细菌可以执行多种功能,包括固氮、溶解磷、合成植物激素和生产抗菌化合物,这些功能可能有助于植物健康[10,11,12]。
种子微生物组可以通过种子在代际之间垂直传播[13,14],这为农业生产提供了新的机会。
种子微生物群落的组装与功能
种子的外圈(spermosphere)是种子与微生物相互作用的直接界面,是最接近种子的生态位[15]。
外圈微生物主要来源于周围土壤,并通过种子萌发过程中的分泌物招募而来[16]。
尽管已有研究揭示了种子内生微生物在萌发过程中的动态变化[17,18,19],但萌发与种子相关微生物群落组装之间的关系,尤其是外圈微生物的结构和功能特征,仍不清楚。
种子萌发与微生物的关系
成功的种子萌发受到种子内有益内生微生物、环境因素以及种子携带的病原体的共同影响。
种子病原体难以检测和识别,可通过动物和人类活动传播,对植物健康构成严重威胁。例如,镰刀菌(Fusarium)可以产生毒素,对动物和人类健康造成严重风险[20]。
研究表明,镰刀菌等病原体可以通过种子传播[21],导致幼苗枯萎或萌发失败,造成农作物的巨大损失。
然而,自然土壤微生物可以帮助植物抵抗种子携带的镰刀菌[21]。例如,种子招募的微生物群落可以通过阻止病原菌在种子表面定殖来抑制病原真菌[22]。
此外,种子携带的细菌对种子萌发和生长至关重要。研究表明,用细菌抗生素处理的水稻种子显著降低了萌发率,而重新接种肠杆菌(Enterobacter asburiae)和泛菌(Pantoea dispersa)可以恢复幼苗的生长和发育[23]。
蒙古黄芪的挑战与研究目的
蒙古黄芪(Astragalus membranaceus Bge. var. mongholicus)是一种具有高经济和药用价值的多年生豆科植物,但其在自然条件下的萌发率较低[24]。
影响蒙古黄芪种子萌发的因素包括种子活力不足和外部环境条件。特别是物理休眠(由种皮机械阻碍引起)和生理休眠(由化学信号诱导)是阻碍蒙古黄芪种子萌发的重要因素。
传统的机械处理和化学方法对蒙古黄芪后续生长和健康有不利影响。利用微生物工程技术促进蒙古黄芪种子萌发和保护植物健康可能是未来的一种替代和有效策略[25]。
尽管已有研究表明根际微生物可以帮助蒙古黄芪抵抗镰刀菌枯萎病[26,27],但在蒙古黄芪种子萌发过程中,种子相关微生物群落的组装、相互作用和功能及其对植物健康的影响仍需进一步阐明。
研究方法与目标
本研究采用扩增子测序和宏基因组测序技术,探索蒙古黄芪萌发和未萌发种子的微生物群落组装和功能适应。
通过培养依赖方法验证种子微生物与种子萌发和疾病抵抗之间的联系。
研究旨在回答以下问题:
1.种子萌发如何影响种子的外圈和内圈微生物组特征?
2.种子利用了哪些有益微生物?
3.这些微生物如何促进种子萌发并保护植物健康?
🌿Results
种子相关微生物群落结构和组装
研究方法
· 为了研究种子萌发对种子相关微生物群落组装的影响,作者分析了萌发和未萌发种子(第4 天和第10 天)在不同生态位(内圈和外圈)中的细菌16S rRNA基因和真菌ITS序列(图1 )。
· 种子萌发定义为第4 天或第10 天胚根突破种皮,未萌发种子则在第4 天或第10 天未见胚根突破。
· 实验中测得土壤中种子的萌发率为23.33%,萌发力为5%,萌发指数为1.78。
· 为减少种子活力对萌发的影响,测定了蒙古黄芪种子的硬实率(70.67%),并选择了在25°C下浸泡24小时后成功吸胀的种子进行实验。成功吸胀表明种子已突破高硬实率的障碍,具有较高的活力。
· 从32 个样本中,共获得3,198,515条高质量细菌16S rRNA基因和131,540条真菌ITS序列(表S1)。经过稀释化处理后,鉴定出11,943个细菌和1,187个真菌的扩增子序列变异(ASVs)。
1. 微生物多样性
Chao1指数显示,萌发种子的微生物多样性高于未萌发种子,尤其是内生细菌的多样性(图2a 和图S1;表S2),表明萌发种子的内生细菌多样性更高。
PERMANOVA分析表明,生态位对种子相关细菌(R² = 0.51;p
萌发显著影响种子相关细菌(R² = 0.08;p
在不同生态位和萌发时间下,萌发对种子内生细菌群落结构的影响在第10 天最大(R² = 0.66;p
Beta分散分析显示,萌发种子的微生物群落结构比未萌发种子的变异更大(图S2d 和图S3)。
2. 微生物群落组装过程
中性群落模型(NCM)分析表明,萌发种子的微生物群落受中性过程的影响较小(图S4)。
基于零模型的β-最近分类单元指数(βNTI)表明,所有种子相关细菌群落的组装主要由确定性过程(均匀选择)主导,萌发种子的细菌受确定性过程的影响大于未萌发种子(图2c;表S4)。相比之下,种子相关真菌群落的组装主要由随机过程主导。
3. 微生物群落组成差异
萌发种子中泛菌(Pantoea)的相对丰度高于未萌发种子,尤其是在第4 天的外圈和第10 天的内圈(图2d;p
未萌发种子中镰刀菌(Fusarium)的相对丰度高于萌发种子(图2e)。
丰富度分析表明,萌发种子在内圈和外圈土壤中富集了更多的微生物类群(图2f, g;表S5)。具体而言,萌发种子的内圈富集了潜在的促生微生物,如假单胞菌(Pseudomonas)和泛菌(Pantoea),以及真菌如毛霉(Mucor)(图2f, g;表S5)。值得注意的是,未萌发种子的内圈和外圈均富集了镰刀菌(图2e, g)。有趣的是,许多潜在的生物防治细菌,如蜡样芽孢杆菌(Paenibacillus)、芽孢杆菌(Bacillus)、马西利亚菌(Massilia)和几丁质菌(Chitinophaga),在未萌发种子的内圈中显著富集,尤其是蜡样芽孢杆菌在第4 天(图2f;表S5)。
种子相关微生物共现网络
研究目的
为了探索种子萌发相关微生物组的共现网络模式,研究者构建并分析了细菌-细菌、真菌-真菌以及细菌-真菌之间的相互作用网络。
研究结果
萌发与未萌发种子的微生物共现网络差异
萌发种子的微生物共现网络模式与未萌发种子存在显著差异(图3 ;表S6)。
萌发种子的细菌共现网络(节点/边:113/2838)比未萌发种子(节点/边:99/1956)更为复杂(图3a, b;表S6),这种复杂性在不同种子生态位(内圈和外圈)和不同时间点(第4 天和第10 天)上表现得更为明显(图S5-8)。
真菌群落共现网络
真菌群落的共现网络在萌发种子中也表现出更高的复杂性(图3c, d),其中多个(3/10)ASVs(如镰刀菌)被识别为关键类群(表S7)。
跨域关联网络
跨域关联网络进一步揭示了萌发种子(节点/边:197/4290)比未萌发种子(节点/边:143/2943)具有更高的复杂性(图3e)。
在萌发种子的微生物网络中,细菌类群表现出更高的连接度(图3f),而在未萌发种子的微生物网络中,镰刀菌(Fusarium)是一个关键类群(表S7)。
网络动态变化
种子萌发过程中,网络的主导类群发生了时间性变化:在萌发早期(第4天),真菌在种子微生物群落共现网络中占主导地位;而在后期(第10 天),细菌成为主导(图3g)。
此外,在萌发早期,真菌与其他类群的相互作用增加(图3h),突显了它们在启动萌发过程中的潜在作用。
结论
种子萌发过程中,微生物群落的共现网络模式表现出显著的动态变化,早期以真菌为主,后期以细菌为主。萌发种子的微生物网络更为复杂,表明微生物之间的相互作用在种子萌发过程中发挥重要作用。
种子相关微生物功能特征
研究目的
研究种子萌发对种子相关微生物群落功能的影响,特别是蒙古黄芪外圈土壤中的微生物功能特征。
研究结果
功能多样性差异
宏基因组测序显示,萌发种子外圈土壤的功能多样性低于未萌发种子,尤其是在碳水化合物活性酶(CAZy)方面(p 图4a)。
随着萌发时间的增加,微生物的功能多样性逐渐增加(图S9a)。
功能组成差异
PERMANOVA分析确认,萌发和未萌发种子外圈土壤的功能组成(CAZy和KO)存在显著差异(p 图4b;表S8)。
差异功能分析表明,萌发种子富集了更多的KO功能类别(图S9;表S9)。
早期与后期功能特征
在萌发早期(第4天),萌发种子外圈土壤中显著富集了与碳水化合物代谢、药物抗性、环境适应、能量代谢、膜运输、核苷酸代谢和翻译相关的功能通路。
在萌发后期(第10天),细胞生长与死亡、细胞运动和信号转导等通路显著富集。
具体而言,萌发种子外圈中富集了生长激素合成、分泌和作用(K11224)以及膜运输(K17906和K19951)等关键功能通路。
未萌发种子的功能特征
未萌发种子外圈土壤中富集了涉及辅酶、维生素、氨基酸、萜类和聚酮类代谢的功能通路(图4c和图S10)。
病原体抑制和纤维素降解功能
CAZy功能的线性判别分析(LDA)显示,萌发种子外圈微生物组中富集了病原体抑制酶,包括几丁质结合酶(CBM50)、几丁质降解酶(GH23)和鼠李糖脂合成酶(GT2、GT41和GT4),这些酶与解毒真菌代谢产物相关(图S11;表S10)。
纤维素降解功能(GH94和AA3)在萌发种子外圈中显著富集,且GH94与泛菌(Pantoea)、乳酸菌(Lactobacillus)和蜡样芽孢杆菌(Paenibacillus)显著正相关(图S11b;p
时间动态分析
在萌发早期(第4 天),萌发种子外圈富集了CH1、GH6、GH8和GT2等功能;而在萌发后期,未萌发种子外圈富集了CH1、GH3、CH5和GH6等功能(图S12;表S10)。
结论
种子萌发显著改变了外圈微生物组的功能特征,增强了纤维素降解和病原体抑制能力。这些功能变化可能有助于种子成功萌发和幼苗生长
种子微生物抑制病原体、降解纤维素和促进萌发的能力
研究背景
通过对种子相关微生物的扩增子数据分析发现,镰刀菌(Fusarium)在未萌发的种子中富集。基于此,研究者提出了假设:镰刀菌可能抑制蒙古黄芪种子的萌发。
研究方法与结果
镰刀菌的分离与鉴定
从未萌发的种子中分离出一种潜在的病原菌——镰刀菌(Fusarium solani)菌株P1,并通过形态学和分子生态学方法进行了鉴定(图5a)。
将P1孢子悬浮液(10⁷孢子/mL)接种到蒙古黄芪种子上,显著降低了种子的萌发率(p 图5b),证实了镰刀菌在抑制种子萌发中发挥关键作用。
种子相关细菌的分离与功能筛选
从萌发种子和外圈土壤中分离出26 株细菌,涵盖厚壁菌门(11 株)、变形菌门(8 株)、放线菌门(6 株)和拟杆菌门(1 株),它们在属水平上的丰度存在差异(图5c;表S11)。
功能筛选显示,其中21 株细菌具有降解纤维素的能力,16 株能够抑制病原菌P1(图5c;表S11)。
Bac_3(Bacillus sp. DLAE23)表现出最强的纤维素降解能力,而Bac_7(Bacillus sp. DLAE19)对镰刀菌P1的抑制效果最强。
种子萌发的促进作用
在无菌条件下,26 株种子相关细菌中有12 株能够显著促进蒙古黄芪种子的萌发(图5c;表S11)。
其中,Pae(Paenibacillus sp. DLAE12)的效果最为显著,与对照组相比,种子萌发率提高了17%。
此外,60%的分离芽孢杆菌对种子萌发有积极影响。
重要的是,细菌抑制病原菌的能力与蒙古黄芪种子的萌发率、萌发指数和活力呈正相关(p 图5d);纤维素降解能力与种子活力显著相关(p 图5e)。
盆栽实验验证
为了进一步研究这些细菌对蒙古黄芪种子萌发和植物健康的促进作用,研究者选择了在无菌条件下表现最佳的3 株细菌(Pae、Bac_1和Bac_2)进行盆栽实验。
实验结果表明,Pae显著提高了蒙古黄芪的萌发率、萌发指数、株高和地下生物量(图6a-c);Bac_2显著促进了蒙古黄芪的株高。
结论
种子相关微生物通过抑制病原菌和降解纤维素,能够显著促进蒙古黄芪种子的萌发和植物生长。这些发现为利用微生物群落提高种子萌发率和植物健康提供了有力的实验证据。
🌿 Discussion
种子微生物与植物共生关系及其对种子萌发的影响
种子微生物与植物之间的复杂共生关系是植物-土壤-微生物互作领域的前沿热点,尤其在植物生命的早期阶段表现得尤为关键。在种子萌发过程中,有益微生物通过产生植物激素和缓解生物及非生物胁迫,显著提升了种子的萌发成功率。然而,目前仍不清楚萌发失败是由于种子本身活力不足,还是与微生物的相互作用有关。本研究采用吸胀种子作为研究材料,部分排除了种子活力不足的影响,从而更清晰地展示了种子微生物组在种子萌发中的关键作用。
进一步研究发现,萌发种子的内生菌和外圈土壤微生物群落多样性显著高于未萌发种子。萌发种子的细菌群落中富集了具有潜在促生特性的微生物类群,如假单胞菌(Pseudomonas)和泛菌(Pantoea)。相反,病原菌的富集是蒙古黄芪种子萌发的主要限制因素。宏基因组数据分析显示,萌发种子外圈的微生物组具有抑制病原体和降解纤维素的功能。进一步的接种实验表明,种子相关微生物通过抑制病原真菌和降解纤维素,显著促进了种子萌发并增强了种子活力(图7)。
这些发现为通过调控种子相关微生物群落来提高种子萌发率和保护植物健康提供了重要的理论依据。
图7 微生物介导的黄芪种子萌发概念图
1.种子萌发导致微生物群落从真菌到细菌的转变
种子萌发过程显著重塑了种子相关微生物群落的组装。
以往在无菌土壤条件下进行的研究表明,种子内生细菌多样性在萌发过程中会减少[18,19]。然而,本研究在自然土壤中的发现与之相反,萌发种子的微生物多样性显著增加。
这种多样性的增加可能是由于萌发种子分泌的复杂代谢产物,形成了富含营养的外圈环境,吸引了更广泛的微生物定殖[29]。
萌发种子的微生物群落复杂性更高,尤其是在萌发早期,这可能是由于多样化的代谢产物提供了多种碳源,促进了微生物之间的相互作用[30]。
2.微生物群落的演替
研究观察到种子萌发过程中微生物群落的演替,早期以真菌为主导,这可能是由于它们能够快速定殖可用生态位,并利用这些难以降解的碳源[31]。
有趣的是,早期未萌发种子中富集了潜在病原菌镰刀菌(Fusarium),而在萌发后期,有益的厚壁菌门(Firmicutes)和担子菌门(Basidiomycota)逐渐增多。
例如,一些担子菌门真菌以与植物形成菌根共生关系而闻名,能够增加植物对养分的吸收[32]。同样,厚壁菌门,尤其是芽孢杆菌属(Bacillus),被认为是促进植物生长和抗病性的微生物[21]。
这种从病原真菌主导的群落到富含有益细菌和共生真菌的群落的转变,突显了种子萌发过程中复杂的生态编排。研究结果表明,种子在转变为幼苗的过程中,会积极塑造其微生物环境,选择对其生长和健康有益的微生物。
3.种子招募有益微生物以协助萌发
许多镰刀菌种类是全球分布的种子病原菌,它们阻碍种子萌发,威胁植物健康,并常导致包括大豆、玉米和小麦在内的多种作物严重减产[21,33,34]。
然而,种子携带的镰刀菌种类对蒙古黄芪种子萌发的影响尚不清楚。研究结果显示,未萌发的蒙古黄芪种子中富集了镰刀菌,这一属在未萌发种子微生物组的共现网络中成为关键物种,表明其在塑造未萌发种子微生物群落中起主导作用。
致病性实验表明,镰刀菌(Fusarium solani)显著抑制了蒙古黄芪种子的萌发。镰刀菌产生毒素和酶破坏关键细胞过程的机制,解释了其对种子萌发的负面影响。
例如,禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON),这种霉菌毒素通过抑制蛋白质合成来破坏正常细胞功能[35]。同样,镰刀菌分泌的细胞壁降解酶,包括角质酶,促进了植物组织的腐烂和致病性[33,36]。
此外,研究表明镰刀菌感染会在种子萌发过程中增加丙氨酸和脂肪酸的含量,从而降低种子萌发率[37]。
4.种子微生物促进蒙古黄芪种子萌发的特定功能
萌发种子的微生物群落表现出促进萌发的关键功能,尤其是抑制病原体和降解纤维素。
分析发现外圈中富集了降解真菌细胞壁的功能,包括编码几丁质结合蛋白(CBM50)和几丁质降解酶(CH23)的基因丰度增加。这一发现与之前关于甜菜感染立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的研究一致,几丁质酶活性与疾病抑制相关[47]。
此外,研究还观察到与鼠李糖合成相关的功能(GT2和GT41糖基转移酶家族)富集,这些功能通常与蜡样芽孢杆菌(Paenibacillus)属相关,它们介导植物-微生物相互作用并赋予病原体抗性[48]。
值得注意的是,萌发种子中富集了微生物细胞运动功能途径,这可能使假单胞菌和芽孢杆菌能够有效定殖种子环境[49]。这种对具有特定功能的有益微生物的靶向招募,突显了植物在塑造其微生物组以促进萌发成功中的积极作用。
5.微生物通过降解纤维素支持种子萌发
微生物降解纤维素是支持种子萌发的另一个关键机制,它释放出直接滋养萌发幼苗的营养物质[50]。
在本研究中,我们在外圈中鉴定出许多纤维素降解酶,如GH94和AA3,强调了这一过程的重要性。
此外,在纤维素降解实验中,确认了泛菌(Pantoea)和蜡样芽孢杆菌(Paenibacillus)与GH94的正相关性,支持了种子相关微生物通过降解纤维素促进萌发的观点。
这与之前的研究一致,表明泛菌、芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌这些常见的种子内生菌具有强大的纤维素降解能力,能够有效地将纤维素转化为可用的碳源[51,52,53]。
这些特定细菌及其相关的纤维素降解酶的存在,进一步突显了它们在增强种子活力和萌发成功中的关键作用。
🌿5. Conclusion
种子微生物在种子萌发和早期植物生长中的作用
种子微生物的关键作用 本研究提供了种子相关微生物在促进种子萌发和早期植物生长中的结构和功能贡献的有力证据。这些微生物通过抑制病原体和降解纤维素,显著增强了种子的活力。
微生物群落的动态变化 研究观察到种子微生物群落从真菌主导转变为细菌主导的现象。这种转变可能是一种适应性策略,使植物能够在早期发育的不同阶段受益于不同的微生物伙伴。
种子的“求救”行为 研究表明,种子在萌发过程中可能主动招募有益微生物以对抗病原真菌。这一发现进一步丰富了我们对植物在早期生命阶段“求救”行为的理解,但其具体机制仍需更深入的探索。
蜡样芽孢杆菌的显著效果 本研究发现,接种蜡样芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)能显著提高蒙古黄芪种子的萌发率,并促进其生长。
种子微生物的巨大潜力 这些发现凸显了种子相关微生物在改善种子萌发和植物生长中的巨大潜力,强调了种子内部这些不起眼的微生物资源的重要性。
来源:微生物组