浙江大学茶叶所与水土所联合研究揭示茶树微生物组组装的遗传机制

       近日，Plant Biotechnology Journal期刊在线发表了题为 “Host genetic determinants drive compartment-specific assembly of tea plant microbiomes”的研究论文，揭示了茶树遗传多样性驱动微生物组在不同区室内的特异性组装机制。

       植物与宿主共进化的微生物群落的组装和共存是重要的生态和进化过程，对植物健康和生态功能都至关重要。然而，目前对于高等植物中微生物组组装的遗传驱动机制的有待深入揭示。课题组先前的研究表明茶树叶际微生物组的组装有利于生态健康，同时阐释了茶树叶际微生物的时间代谢响应机制（Xu et al., Journal of Advanced Research, 2021），随后的研究进一步发现茶树微生物群落在组装过程中存在随机性和确定性之间的平衡，揭示了茶树中微生物群落的组装规律及核心微生物在维持叶际稳态中的功能（Xu et al., Journal of Advanced Research, 2022）。然而，茶树微生物组是否以及如何受遗传因素驱动还有待进一步阐述。

       该研究通过综合分析不同茶树品种基因组，以及茶树叶际、根系内生、根际微生物群落，在宿主-微生物共生组学（Holo-omics）的理论框架下，运用微生物组全基因组关联分析（microbiome GWAS）等技术手段，揭示了植物遗传因子驱动微生物组在茶树不同部位的装配差异机制。研究发现与细胞壁、碳分解代谢相关的基因与根系内生微生物组的组成密切相关，而与离子、有机小分子代谢相关的基因在与根际微生物群落组成的关联中呈现富集趋势。这些结果表明，茶树通过不同的代谢通路，影响不同区室微生物组的装配。进一步，研究者在群落水平上检验了微生物组β多样性与茶树遗传位点变异的关联。结果发现与细胞骨架有关的formin homology interacting protein 1基因，与叶际微生物群落的β多样性密切相关，表明其具有调控微生物组整体结构的潜力。本研究通过跨学科合作，综合分析了宿主植物基因组和微生物组特征，揭示了茶树遗传多样性驱动微生物组在不同区室内的特异性组装机制，拓展了宿主-微生物共生组学的研究范畴，并为通过植物育种塑造与其共生的微生物组提供了理论基础。

       论文第一作者为谭向峰博士，通讯作者为徐平副教授和马斌研究员。研究得到国家自然科学基金重大项目、面上项目、青年基金以及浙江省自然科学基金的资助。

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