本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点。
土壤不仅仅是一个单一的环境。在人类眼中，它可能看起来像一层棕色的植物糊状物，嵌在岩石中，但对于生物环境来说，它却非常复杂。生活在其中的细菌不仅必须与小型动物、原生动物和真菌分享空间，而且还必须在遍布土壤的巨大树根复合体周围活动。这些树根不仅仅是需要围绕其建造的静态物体，它们还在影响和塑造周围的微生物群落中发挥着积极作用。
作为一名前生物化学家，我习惯于通过选取一种植物和一种微生物，观察它们产生哪些化学物质来研究植物-微生物相互作用，因此我对北卡罗来纳大学最近一项研究整个微生物生态系统的研究非常着迷。研究人员走到户外，从不同地点采集了两种类型的土壤，并在每种土壤中种植了拟南芥植物的样本。然后，他们收集了在根系周围生长的土壤，并观察了该土壤中的细菌种类，以及根系本身内部生长的细菌种类。
与下一代测序团队（美国能源部联合基因组研究所）的合作使他们能够鉴定出存在的不同细菌种类。他们发现，土壤中所有细菌的一个子集聚集在根系周围，而更小的子集被允许进入内部。寻找来自每种植物的细菌之间的相似之处，揭示了一个核心微生物组，这是一组特定的细菌种类，植物正在从土壤中吸引到自身。
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然而，研究还发现，除了这个核心微生物组之外，植物招募的细菌模式因土壤类型而异。首席研究员 Dangl 博士认为，这可能是出于营养原因——植物经常利用细菌来帮助提供其营养需求，而在不同的土壤类型中，不同的细菌可能更有用。这表明植物和细菌之间存在着一种令人着迷的相互作用，这是一个互惠互利的秘密地下群落。
这种相互作用不仅仅是一个非常有趣的故事，它也为进一步研究提供了巨大的潜力。拟南芥相对容易进行基因操作，从植物中去除某些基因并观察这些相互作用持续多久，可能开始揭示这些相互作用是如何形成的。Dangl 博士的背景是研究植物免疫系统，因此另一个潜在的有趣领域是植物如何区分它想要保留在根系内部和周围的细菌，以及它想要去除的细菌。
由于植物出于营养原因而收集细菌，因此也可能可以调整这些相互作用，以支持植物在贫瘠土壤中的生长。通过操纵植物微生物组而不是植物本身，有可能在植物可能难以茁壮成长的地区促进生长和发育。
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图片 1 来源：发表于 Lundberg, D.S., Lebeis, S.L., Paredes, Yourstone, S., Gehring, J., Malfatti, S., Tremblay J., Engelbrektson A., Kunin V., Glavina del Rio, T., Edgar., R.C., Eickhorst, T., Ley, R. E., Hugenholtz, P., Tringe, S.G., 和 Dangl, J.L. 2012. 《自然》488: 86-90。
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感谢 Dangl 博士同意接受采访。