点击上方植物代谢情报站关注我们
您的关注，是对我们最大的支持！
原创微文，欢迎转发转载。
9月，德国University of Cologne的研究人员在Journal of Experimental Botany在线发表了一篇题为Pinpointing secondary metabolites that shape the composition and function of the plant microbiome的综述文章，介绍了微生物组在农业生产中的作用、植物-微生物间的代谢关联并重点总结了次级代谢产物在调控根际微生物组组成及功能中的重要作用。
微生物组与农业生产
微生物组是被研究的特定环境中全部微生物的总和，包括细菌、真菌、原生生物和病毒等。之前研究表明，微生物组可以通过改善植物营养、抑制病原菌爆发以及调控植物对非生物胁迫的抗性等三个方面影响农业生产，因为对微生物组的“操控”对农业可持续发展至关重要。同时，植物也可以通过与环境微生物的相互作用影响微生物组的组装，这包括免疫反应、根系形态或者代谢产物组成等多个途径。这些过程旨在募集特定的微生物菌株或种群，并且为未来的作物育种提供了潜在的目标与方向。
植物与微生物之间的代谢依赖性植物主要通过地下碳沉积的方式促进根际微生物繁衍并募集特定类型的菌株，之后，这些根际微生物会通过共生或致病的方式影响植物生长。研究表明，植物将糖、氨基酸和有机酸等初级代谢产物装载到韧皮部，然后转运至根部并分泌至根际以供应快速增长的微生物菌群利用。然而，植物根系及其周围有大量的微生物分类单元，其中包括相对较高比例的、适应特殊代谢生态位且生长缓慢的菌群。因此，这些初级代谢产物并不能完全解释微生物群落的组装，除此之外，植物分泌的次级代谢产物也在塑造微生物群落组成和功能中发挥一定的作用。Secondary metabolites are a mechanistic link between plant genetics and microbiome functions植物次生代谢产物对微生物组的影响近些年来，研究植物-微生物相互作用的工具和方法逐步兴起。这些方法包括通过合成群落(SynComs)简化复杂的微生物组装、代谢足迹技术、自然变异和全基因组关联研究等，为进一步研究次级代谢产物影响微生物组装中的作用机制提供了有利条件。一般来讲，植物分泌次生代谢产物可通过充当信号分子、营养元素或毒素等对微生物组产生广泛影响。最新的一些研究也已经鉴定了多种影响微生物组组成和功能的次级代谢产物，它们隶属于不同的化学或功能分类，因而可能具有不同的作用机制。该研究重点阐述了研究最多且最为重要的几种次级代谢产物。【硫代葡萄糖苷】这些含硫化合物可以通过代谢为异硫氰酸盐、腈或其他有毒物质影响植物防御，同时它们还是根系分泌物中抗真菌物质的重要组分。硫代葡萄糖苷还会影响拟南芥与内生真菌的结合，并在维持宿主与真菌的关系中发挥作用。硫代葡萄糖苷高度多样化的特征也使其成为驱动微生物组组成的重要候选代谢物质。【植保素】植保素作为植物体内主要的植物抗毒素之一，在植物叶片的抗病性中发挥重要作用。此外，植保素也可以从根系渗出并影响植物-微生物相互作用的相关性状。最近的一项研究表明，吲哚类次级代谢产物的缺失会影响SynCom中单个菌株的丰度，但是目前关于植保素对微生物群落组成的直接作用仍有待揭示。【苯并恶唑嗪酮类化合物】苯并恶唑嗪酮类化合物是吲哚衍生的化合物，主要在植物抗虫中发挥功能，但是也可以从根系分泌并作为化感物质抑制病原菌繁殖。最近的研究则表明，苯并恶唑嗪酮类化合物合成突变体的根际细菌和真菌群落发生改变，并且这类化合物可以作为植物-土壤反馈机制的一部分将微生物群的变化与后代植物的抗病性联系起来。【香豆素】香豆素可以通过还原和螯合的方式增加根系对铁的生物利用度，同时还兼具抗菌功能。同样，香豆素的分泌也会影响微生物群落组成，并且该影响可能与土壤铁的有效性有关。因此未来可以通过香豆素介导的根际微生物组增强植物铁营养。【三萜类化合物】三萜类化合物是具有抗菌作用的一种次级代谢产物。最近的一项研究通过三萜合成缺失突变体揭示了三萜类化合物对根际微生物组的调控作用，同时表明三萜类化合物可能有助于选择根系微生物组装配的物种特异性菌株。结论与展望次级代谢产物可以微调植物微生物组的组成与功能，这类具有化学多样性的代谢物造成了微生物组的特异性以及不同物种植物的微生物组的广泛差异。次级代谢产物与微生物组之间的联系可以为合理操纵植物微生物组提供新的工具。而未来应当继续深入研究次级代谢产物调控微生物组组分和功能的机制，助力农业可持续发展。
原文链接：
/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/eraa424/5904874
的生物合成方式主要包括_J EXP BOT 综述| 植物次级代谢产物在调控微生物组组分及功能中的作用...
