深海植物杆菌Plantibacter sp. MCCC 1A11337 能与拟兰芥互作，显著增多植物根毛、提升植物种子萌发效率

相关菌株：

Plantibacter sp. MCCC 1A11337

背景：植物和微生物在陆地生态系统中共同进化了数亿年。植物通常为微生物提供稳定且营养丰富的环境，这似乎是一种可靠且经过精心选择的关系。有趣的是，越来越多的具有植物生长促进活性的细菌已从海洋环境中分离出来。

研究结果：

植物杆菌（Plantibacter）是与植物相关的代表属。Plantibacter sp. MCCC 1A11337分离自南大西洋-2700米深海沉积物，与陆地植物杆菌具有高度亲缘关系。这体现了最近从植物相关生态位到海洋环境的分化以及正在进行的物种形成。植物杆菌物种在海洋环境中广泛分布的发现，揭示了一种未被认识的现象，即与植物相关的微生物群已经在海洋中定植，这可能是植物共附生菌被忽略的资源库。进化时间重构与祖先状态重建显示（图1），该属细菌祖先约在147万年前在植物相关环境中分化。

图1. 基于两种不同方法的祖先状态重构

（不同颜色代表不同生存环境，进化时间仅在海洋菌株分化节点给出，更多信息可查看原文对应的图，其中MYA表示million years ago）

比较基因组学揭示，海洋菌株通过水平基因转移从非植物杆菌物种获得新基因，并通过正向选择优化现有基因，以提高对新栖息地的适应性。大西洋深海沉积物菌株MCCC_1A11337，在特有基因和正向选择基因上，主要涉及转座酶、药物外排泵、金属蛋白酶等基因（图2），暗示着海洋环境的适应需求。

图2. 植物杆菌基因组代谢重建与植物生长激素合成检测

同时，海洋菌株保留了与植物相互作用的能力。研究发现海洋菌株具备转运和代谢多种植物源多糖底物的基因，以及多种植物激素的合成途径（图2），并能与拟兰芥互作，显著增多植物根毛、提升植物种子萌发效率，但不能显著促进植物生长（图3）。

图3 南大洋和大西洋深海沉积物来源植物杆菌与拟兰芥互作实验

（a）植物根部形态测试；（b-d）植物生长促进测试；（e-f）植物种子萌发测试。

相关文献：

Liao L, Qin Q, Yi D, Lai Q, Cong B, Zhang H, Shao Z, Zhang J, Chen B. Evolution and adaptation of terrestrial plant-associated Plantibacter species into remote marine environments. Mol Ecol. 2024 Jun;33(12):e17385.

相关报道：

https://mp.weixin.qq.com/s/8UDFh5CLwacpqnEVD2h3_Q

汇编：Li G.

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