在自然界中，植物與大量微生物共生，其中包括定殖於植物根部的根際(rhizosphere)微生物和定殖於葉片等地上部分的葉際(phyllosphere)微生物。現有的大量研究表明根際微生物在調控植物營養吸收、生長髮育和應對逆境脅迫的過程中具有重要功能。但是對於葉際微生物的功能以及其群落的組裝和維持機制知之甚少。

JIPB 2021 ISSUE-2 線上發表了中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所辛秀芳課題組題為“Phyllosphere microbiota: Community dynamics and its interaction with plant hosts”（https://doi.org/10.1111/jipb.13060）的綜述論文。該論文綜述了植物葉際微生物組方面的最新研究進展，包括參與葉際微生物組的組裝和平衡維持的因素以及葉際微生物組對宿主植物的功能等。

葉際微生物組的來源

葉際微生物組的主要來源包括土壤，種子和空氣等。植物的根際和葉際微生物組都可能來自土壤，並且這兩個群落在自然環境中可能相互影響和進行微生物的交流（例如，透過風、雨水飛濺或昆蟲爬行等）。

葉際微生物組的組裝機制

根際微生物組的“多層選擇模型”（multi-step model）提出了土壤中特定種類的微生物會被一定的選擇機制招募到根際以及根內，而葉際微生物組的組裝機制還不清楚。目前發現影響葉際微生物組結構的因素包括：宿主基因型和葉齡、環境因素、微生物與微生物互作等。

葉際微生物組的功能

已有研究表明葉際微生物組能夠幫助植物對抗病原菌、耐受逆境（乾旱、紫外線、霜凍）、提高營養的吸收以及調節植物代謝平衡等，但是目前的研究都不太深入。正常的葉際微生物組的穩態被打破可能會抑制植物的正常生長。例如研究發現免疫相關等通路缺失的擬南芥突變體在高溼度處理下就會出現葉際微生物組失衡和大量增殖，細菌多樣性下降並且植物葉片表現出類似病害的表型（dysbiosis）。

展望

目前，植物葉際微生物組的研究還處於起步階段，對於葉際微生物組的功能及其與宿主、環境的相互關係還有很多需要去了解。在葉際微生物組的研究中存在著一定技術方法上的困難和限制，比如對基於16S rRNA基因的細菌分類分析中，常規方法提取的微生物DNA樣品中存在大量的植物線粒體和質體來源的16S rDNA汙染，對植物葉片樣品的微生物DNA/RNA/蛋白的提取存在一定困難等。隨著二代大規模測序技術、生物資訊學分析流程、人工合成菌落和人工可控的植物-微生物系統（Gnotobiotic System）等功能性研究手段等的不斷髮展，相信未來研究會極大加深人們對葉際微生物組的認識，為現代農業中透過調控微生物組促進植物健康和產量提供更多的方案。

碩博生貢天雨為該論文的第一作者，辛秀芳研究員為通訊作者。該工作得到了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所、植物分子遺傳國家重點實驗室和中科院先導B專案的資助。辛秀芳課題組致力於植物與病原微生物互作以及葉際微生物組研究，課題組相關資訊請見http://www.cemps.cas.cn/sourcedb_sippe/zw/zjrc/201812/t20181219_5218220.html。

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