研究揭示水稻微生物组代际传递模式

近日，中国科学院微生物研究所副研究员张莉莉和中国科学院院士方荣祥团队在Microbiome上发表了题为Dynamics of rice seed-borne bacteria from acquisition to seedling colonization的研究论文。该研究阐释了水稻种子菌群的获得、定殖、保持和传播模式以及菌群结构的时空动态特征。

种子作为植物遗传物质代际传递的载体，其携带的微生物及功能可能存在世代传递。受限于植物内生菌群定量技术和无菌体系缺乏现状，种子微生物组的代际传递机制未得到系统性阐明。该团队通过整合细菌定量分析、无菌植物培养、合成菌群构建与菌群移植等技术，揭示了水稻种子菌群从获得到传播的完整过程。

研究发现，水稻种子具有丰富的内生菌群。这些微生物主要定殖于颖果（遗传学意义上的种子）和种子附属结构之间，而颖果本身保持基本无菌的状态。种子菌群主要在开花期从环境中获得，灌浆期和黄熟期则不具备获得外源菌群的能力。研究显示，菌群一旦获得，可在种子发育和贮存期间维持稳定数量，能够随种子萌发迁移至新生植株的叶片和根系，并根据不同组织特征进行群落重构。

研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国科学院青年创新促进会会员项目的支持。

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水稻种子菌群分布模式图

水稻种子菌群来源及传播模式图