本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點。
土壤不僅僅是一個單一的環境。在人類眼中，它可能看起來像一層棕色的植物糊狀物，嵌在岩石中，但對於生物環境來說，它卻非常複雜。生活在其中的細菌不僅必須與小型動物、原生動物和真菌分享空間，而且還必須在遍佈土壤的巨大樹根複合體周圍活動。這些樹根不僅僅是需要圍繞其建造的靜態物體，它們還在影響和塑造周圍的微生物群落中發揮著積極作用。
作為一名前生物化學家，我習慣於透過選取一種植物和一種微生物，觀察它們產生哪些化學物質來研究植物-微生物相互作用，因此我對北卡羅來納大學最近一項研究整個微生物生態系統的研究非常著迷。研究人員走到戶外，從不同地點採集了兩種型別的土壤，並在每種土壤中種植了擬南芥植物的樣本。然後，他們收集了在根系周圍生長的土壤，並觀察了該土壤中的細菌種類，以及根系本身內部生長的細菌種類。
與下一代測序團隊（美國能源部聯合基因組研究所）的合作使他們能夠鑑定出存在的不同細菌種類。他們發現，土壤中所有細菌的一個子集聚集在根系周圍，而更小的子集被允許進入內部。尋找來自每種植物的細菌之間的相似之處，揭示了一個核心微生物組，這是一組特定的細菌種類，植物正在從土壤中吸引到自身。
關於支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
然而，研究還發現，除了這個核心微生物組之外，植物招募的細菌模式因土壤型別而異。首席研究員 Dangl 博士認為，這可能是出於營養原因——植物經常利用細菌來幫助提供其營養需求，而在不同的土壤型別中，不同的細菌可能更有用。這表明植物和細菌之間存在著一種令人著迷的相互作用，這是一個互惠互利的秘密地下群落。
這種相互作用不僅僅是一個非常有趣的故事，它也為進一步研究提供了巨大的潛力。擬南芥相對容易進行基因操作，從植物中去除某些基因並觀察這些相互作用持續多久，可能開始揭示這些相互作用是如何形成的。Dangl 博士的背景是研究植物免疫系統，因此另一個潛在的有趣領域是植物如何區分它想要保留在根系內部和周圍的細菌，以及它想要去除的細菌。
由於植物出於營養原因而收集細菌，因此也可能可以調整這些相互作用，以支援植物在貧瘠土壤中的生長。透過操縱植物微生物組而不是植物本身，有可能在植物可能難以茁壯成長的地區促進生長和發育。
---
圖片 1 來源：發表於 Lundberg, D.S., Lebeis, S.L., Paredes, Yourstone, S., Gehring, J., Malfatti, S., Tremblay J., Engelbrektson A., Kunin V., Glavina del Rio, T., Edgar., R.C., Eickhorst, T., Ley, R. E., Hugenholtz, P., Tringe, S.G., 和 Dangl, J.L. 2012. 《自然》488: 86-90。
來源連結圖片 2
感謝 Dangl 博士同意接受採訪。