像人類和動物一樣,植物也有微生物群。一個由芝加哥大學領導的研究小組,包括INRAE,研究了一種植物物種內的遺傳變異是否控制其葉片微生物群的組成。研究人員在兩年多的時間里在四個地點的實驗裝置中種植了3萬多株植物,以分析一株模型植物的200個基因型的葉片微生物群的變異和繁殖成功率(通過種子產量估計)。7月22日發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上的研究結果表明,植物之間的遺傳變異對特定的微生物有特殊的影響,而這些微生物反過來又對微生物群落的組成有強烈的影響。這種對微生物群落的影響有助于不同植物基因型的繁殖成功。
和動物一樣,植物也有一個由多種微生物組成的菌群,這些微生物組織成具有競爭、捕食或共生關系的群落。植物組織中某些微生物的存在,以及它們的多樣性,可以對植物產生有益的影響,例如,使植物有更好的能力固定營養物質或更好地抵御病原體。相反,植物能影響其微生物群的組成嗎?為了找到答案,科學家們探索了遺傳變異是否以及如何自然地存在于模型植物中擬南芥影響其葉片中的微生物群落。
研究小組的目標是確定植物遺傳控制的目標微生物,確定參與這種控制的基因,并估計這種影響對種子生產的影響,這是這種一年生植物繁殖成功的一個重要組成部分。為了做到這一點,他們種植了200個基因完全相同的副本擬南芥在瑞典北部和南部4個地點的8個實驗設置的基因型。科學家們收集了近8000種植物的葉子,并使用元條形碼DNA測序方法對微生物群落進行了特征分析,這種方法可以對樣本的DNA進行完整分析,并識別存在的不同物種的生物。他們用剩下的2萬多株植物對不同基因型的種子產量進行了比較分析。他們的結果表明,同一物種的植物之間的遺傳差異會影響葉片微生物群的組成,而不管這些植物生活在什么樣的環境中。
微生物群落是圍繞對其組成有重大影響的結構微生物組織起來的。研究結果表明,植物基因型對這些結構微生物的影響最大。特別是這些微生物對不同基因型植物的生長和繁殖成功都有影響。研究表明,植物對這些結構微生物的這種遺傳影響解釋了在不同的種子生產之間約10%的變異性擬南芥基因型在四個地點和兩年的研究期間。通過測序200個基因組擬南芥基因型方面,研究人員確定了不同基因型之間涉及微生物群落變異的基因和功能。他們的結果表明,這些基因不僅涉及植物的免疫系統,而且還涉及特殊代謝物的產生,這些代謝物通常涉及植物對可能遭受的不同脅迫的反應機制。
這些結果為植物遺傳多樣性研究提供了新的視角;有可能保護或加強基因型,因為它們有能力促進某些有益微生物的存在,這些微生物有助于種群的適應潛力或維持各種生態系統服務(生物量生產,更好地適應限制)。
近日,中國農業科學院都市農業研究所聯合國內外科研單位,發現了改良生菜體內的營養和風味物質的基因密碼。相關研究成果發表在《植物生物技術雜志(PlantBiotechnologyJournal)》上。生菜......
沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學的科學家開發出一種全新的基因組工程方法,可將大片段基因精準添加到植物基因組的特定位點。這一方法掃除了困擾植物生物技術數十年的障礙,已在煙草和水稻中得到驗證,為農業生物技術......
現代人類的基因組里,還藏著怎樣不為人知的故事?7月30日,美國加州大學伯克利分校研究團隊在《科學》雜志發表一項成果,宣布在現代人類基因組中定位了來自兩個未知遠古祖先的DNA區域——一個是分化于約80萬......
為鼓勵細胞與基因治療藥品研發創新,國家藥監局組織起草了《關于優化細胞與基因治療藥品審評審批有關事項的公告(征求意見稿)》(附件1),現向社會公開征求意見。請于2026年8月3日前將有關意見按照《意見反......
近日,湖北省農業科學院果樹茶葉研究所聯合華中農業大學園藝林學學院,在柑橘風味品質形成機制研究中取得新進展。研究團隊鑒定出一個可同時調控蔗糖積累與檸檬酸代謝的關鍵基因模塊,為柑橘風味品質定向改良提供了新......
近日,中國農業科學院茶葉研究所茶樹遺傳育種創新團隊利用多基因激活系統,在茶樹根系中實現了茶氨酸生物合成的2個關鍵基因同步激活,顯著提高了茶氨酸含量。相關結果發表在《園藝研究》(Horticulture......
近日,一項發表于《分子精神病學》的研究發現,單個基因GRIN2A可直接導致精神疾病。而此前的研究認為,精神疾病是由許多基因共同作用所致。根據世界衛生組織(WHO)數據,2021年全球每7人中就有1人患......
三維基因組互作與表觀遺傳修飾是基因表達調控的重要因素,其動態變化與細胞生長發育及癌癥等疾病的發生發展密切相關。解析染色質在活細胞內的時空動態,是理解基因調控機制的重要科學問題。現有基于CRISPR-C......
11月1日,在長沙舉行的第五屆湖南省抗癌協會家族遺傳性腫瘤專業委員會學術年會上,中信湘雅生殖與遺傳專科醫院(下稱中信湘雅)首席科學家盧光琇宣布,該院第100位通過胚胎植入前遺傳學檢測(PGT)技術阻斷......
10月16日,記者從中信湘雅生殖與遺傳專科醫院獲悉,該院研究員林戈、副研究員鄭偉團隊,聯合山東大學、上海交通大學醫學院等單位的科研團隊開展合作攻關,系統揭示了卵子與早期胚胎質量問題導致女性反復“試管”......