華大首次提出基因型依賴的微生物效應 為谷子增產提供新途徑

人體內數量龐大的腸道菌群，被稱為健康“晴雨表”。與人和自己腸道微生物的關系類似，植物根系中也有微生物類群，有些還能幫助植物抵御干旱、病害等。

10月7日，由華大主導，聯合中科院植物分子科學卓越創新中心在國際學術期刊《自然·通訊》發表研究論文。該研究通過關聯分析，揭示了谷子基因型、根系微生物組與農藝性狀之間的互作網絡，首次提出基因型依賴的微生物效應。研究結果有助于定向改善植物對環境的適應性及其生產力，為生物育種及增產提供新途徑。

微生物影響谷子產量

華大相關負責人表示，此項成果由研究谷子產量開啟。

起源于我國最古老的作物之一，谷子性狀復雜，決定其產量的關鍵性基因位點至今尚未被找到。因此，深入理解影響谷子的遺傳和環境因素，對提升其品質和產量而言尤為重要。因此團隊將目光投向了谷子的微生物組。

據悉，此次研究選取了827種不同品種的谷子，基于每種谷子的基因型數據、根表微生物數據、12種生長和產量表型數據，整合全基因組關聯分析、宏基因組關聯分析和微生物組全基因組關聯分析方法進行系列研究。

通過構建數學模型，研究團隊量化了谷子基因型與根表微生物組成對谷子生長和產量變化的影響。研究發現，基因型與根表微生物的組合能夠更好地解釋谷子農藝表型的變化，揭示了谷子基因型與微生物組共同影響谷子的生長和產量性狀。

不同微生物有自己的“想法”

明確了基因型和微生物能夠影響谷子的生長和產量之后，研究團隊鑒定出200多種微生物，這些微生物與谷子的關鍵農藝性狀顯著相關，有的對谷子生長起顯著促進作用，有的則起抑制作用。

為驗證每種微生物的具體功能，研究團隊通過田間分離微生物菌株，證實了微生物標志物介導的促生和抑制生長的效應，且不同微生物標志物促生長的機理具有菌株特異性。

“在促生長的微生物中，有的負責促進谷子的株高，有的負責促進根的生長，有的促進植物的光合作用，有的則是促進植物的營養吸收，還有的則是促進植物的免疫能力。每一種微生物的調控機理是不同的。”相關負責人表示。

不同谷子會選擇不同微生物作伴

正如每個人的飲食偏好不盡相同，每種谷子對于微生物的選擇也各有喜愛。研究揭示，盡管谷子有兩個基因(宿主免疫相關的基因FLS2和轉錄因子bHLH35)可能參與了大部分微生物的調控，但不同基因型的谷子依然會選擇特定的微生物類群進行互作。

本次研究項目的主要負責人王亞玉表示：“接下來，我們將進一步孵化完善精準種植模式，把DNA層面的精準育種和微生物生態肥料、水肥一體化、全程田間管理、精準播種等現代種植技術相結合，建設標準化種植的示范區，促使作物生產最大化。”(袁斯茹)