2019年4月29日Nature Biotechnology在線發(fā)表了中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所白洋和儲(chǔ)成才研究組合作的題為“NRT1.1B is associated with root microbiota composition and nitrogen use in field-grown rice”研究論文，揭示秈粳稻根系微生物組與氮肥利用效率關(guān)系。

　　在土壤中，植物的根系除了固著植物并作為吸收水分和營養(yǎng)的器官以外，還是微生物聚集棲息和繁衍的場所。這些微生物及其相互關(guān)系統(tǒng)稱為根系微生物組。這些根系微生物伴隨著植物的整個(gè)生長周期，幫助植物吸收營養(yǎng)、抵抗病害和適應(yīng)脅迫環(huán)境。亞洲栽培稻（Oryza sativa L.）主要分為秈稻和粳稻兩個(gè)亞種。相比粳稻，秈稻通常表現(xiàn)出更高的氮肥利用效率。已有研究表明，秈稻中的一些基因如NRT1.1B的自然變異在提高秈稻氮肥利用效率中起著非常重要的作用。然而，水稻秈粳亞種間根系微生物組成是否影響其氮肥利用效率仍不清楚。

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所白洋課題組與儲(chǔ)成才課題組合作，通過比較田間生長的68個(gè)秈稻和27個(gè)粳稻品種，發(fā)現(xiàn)秈稻和粳稻形成了截然不同的根系微生物組。秈稻根系富集的微生物組的多樣性明顯高于粳稻，且根系富集微生物組的特征可以作為區(qū)分秈粳稻的生物標(biāo)志。有意思的是，秈稻根系比粳稻富集更多與氮循環(huán)相關(guān)的微生物類群，從而具有更加活躍的氮轉(zhuǎn)化環(huán)境，這可能是導(dǎo)致秈稻氮肥利用效率高于粳稻的重要原因之一。通過遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，NRT1.1B的缺失和秈粳間的自然變異顯著影響水稻根系微生物組，而這些微生物大部分具有與氮循環(huán)相關(guān)的功能。因此，水稻通過NRT1.1B調(diào)控根系具有氮轉(zhuǎn)化能力的微生物，從而改變根際微環(huán)境，進(jìn)而影響秈粳稻田間氮肥利用效率。

　　研究者通過改進(jìn)后的高通量微生物分離培養(yǎng)和鑒定體系，成功分離培養(yǎng)了水稻根系70%的細(xì)菌種類，建立了*系統(tǒng)的水稻根系細(xì)菌資源庫。利用水稻根系細(xì)菌資源庫人工重組了秈稻和粳稻特異富集菌群，發(fā)現(xiàn)秈稻富集菌群比粳稻富集菌群能夠更好地促進(jìn)水稻在有機(jī)氮條件下的生長，進(jìn)一步證實(shí)了秈稻與粳稻氮肥利用效率的差異與根系微生物組有關(guān)。

　　該項(xiàng)研究不僅揭示了水稻亞種間根系微生物組與其氮肥利用效率的關(guān)系，證明了NRT1.1B在調(diào)控水稻根系微生物組的關(guān)鍵作用；更為重要的是，建立了*個(gè)水稻根系可培養(yǎng)的細(xì)菌資源庫，為研究根系微生物組與水稻互作及功能奠定了重要基礎(chǔ)，同時(shí)也為應(yīng)用有益微生物、減少氮肥的施用奠定了基礎(chǔ)。

　　白洋組博士后張婧贏、工程師劉永鑫、博士生張娜、儲(chǔ)成才組副研究員胡斌和華大基因的金桃為共同*作者，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的儲(chǔ)成才研究員和白洋研究員為共同通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和中國科學(xué)院微生物組項(xiàng)目的支持。

農(nóng)業(yè)網(wǎng)(Agronet.com.cn)微信掃一掃： 盡“掃”天下農(nóng)商情