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我校青年教師金晶與連騰祥合作在mSystems上發表研究論文

審核發布:宣傳部 蒙麗 來源單位及審核人:農學院 林軒東 發布時間:2020-11-30瀏覽次數:10


  11月24日,我校農學院青年教師金晶和連騰祥與福建農林大學蘭濤教授合作在國際重要學術期刊mSystems(IF=6.63)雜志上在線發表題為Rice SST variation shapes the rhizosphere bacterial community, conferring tolerance to salt stress through regulating soil metabolites的水稻特異性基因調控根際微生物研究文章連騰祥副教授為論文第一作者,碩士生黃英勇為論文共同第一作者。金晶博士為本文通訊作者,福建農林大學蘭濤教授為共同通訊作者。(論文鏈接:https://msystems.asm.org/content/5/6/e00721-20)。


  土壤鹽漬化一直是農業生態系統的嚴重威脅。土壤鹽漬化造成的鹽脅迫也嚴重制約了水稻的產量。水稻耐鹽脅迫的方式除自身的抵抗機制外,其根際微生物在提高水稻耐鹽性方面也起著關鍵作用。目前已經發現和鑒定了許多水稻耐鹽相關基因。然而,尚不清楚水稻中的耐鹽基因是否可以通過調節代謝產物和根際微生物群落結構協同作用抵抗鹽脅迫。

  本研究通過CRISPR/Cas9基因編輯技術,以黃華占(HHZ)和中花11(ZH11)為受體材料,獲得了SST基因功能缺失的轉基因植株(HHZcas和ZH11cas)。將ZH11和ZH11cas、HHZ和HHZcas以及突變體(sst)和野生型(WT)三對材料分別種在鹽脅迫和無鹽脅迫的對照土壤中。結果表明,sst、HHZcas和ZH11cas對鹽脅迫的耐受性遠高于相應的野生型。通過16S rRNA擴增子高通量測序檢測根際微生物群落,發現在鹽脅迫顯著改變了水稻的根際微生物群落結構。此外,在鹽脅迫條件下sst和WT、HHZ和HHZcas、ZH11和ZH11cas之間的根際微生物結構和土壤代謝物都存在差異顯著,一些特定的微生物物種在耐鹽脅迫水稻根際富集,且與多種代謝產物顯著相關。通過分析這些富集的微生物物種、土壤代謝物以及之間的關聯,可推測出在鹽脅迫下,SST基因缺失的植株(sst,HHZcas和ZH11cas)會通過改變根際微生物的群落結構和土壤中的代謝產物,來提高水稻對于鹽脅迫的抵抗能力。這也是首次發現水稻SPL轉錄因子家族基因與根際微生物相關。
該研究不僅為揭示宿主關鍵基因在調控根際微生物群落組裝中的關鍵作用提供了范例,也為通過管理土壤微生物改善作物在鹽堿土壤中的適應性提供了新的理論依據。

SST基因通過調節土壤代謝產物塑造根際細菌群落示意圖

  本研究得到國家自然科學基金(批準號31801325, 31800092)、廣東省自然科學基金(批準號2020A1515011363, 2018A030313141)的資助。華南農業大學農學院劉向東教授和中國科學院東北地理與農業生態研究所金劍研究員對本研究提出了寶貴建議。(文/圖 農學院 連騰祥 金晶)



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