图1. SynCom促进了植物生长并缓解了疾病
a–d 未嫁接西瓜植株的株高、鲜重、干重和根重。e–h 在接种无菌水(CK)、SynCom(SBC)、SynCom和F. oxysporum(SBC + FON)以及F. oxysporum(FON)6周后的未嫁接西瓜植株代表性图像。i 不同处理条件下枯萎病指数(CK、SBC、SBC + FON和FON)。j 不同处理植物根际的F. oxysporum密度。k 接种SynCom的相对控制效果。相对控制效果(%) = [(控制病害指数—处理病害指数)/ 控制病害指数] × 100。这里,控制组指FON组,处理组指SBC + FON组。根据Duncan检验(n = 8–10)。
a CK、SBC、SBC + FON和FON组的细菌α多样性。b 细菌群落的Bray–Curtis相似性分析。c 各处理组在属水平上的细菌相对丰度。d 不同处理组根际核心微生物ASVs的相对丰度。匹配菌株16S rRNA基因的V4–V5子区到ASVs作为菌株在根际存在和相对丰度的指标(表S4)。e 各处理组中与尖孢镰刀菌密度相关的16种菌株对应的ASVs相对丰度总和的相关性分析。f 比较不同处理组中KEGG通路丰度的报告得分柱状图(n = 3)。g 参与生物膜形成的功能基因在不同处理组中的丰度(TPM)差异——假单胞菌生物膜形成通路。h 使用元链接方法追溯到物种分类的SBC组中假单胞菌生物膜形成通路中显著富集的基因。i 使用元链接方法追溯到物种分类的SBC + FON组中假单胞菌生物膜形成通路中显著富集的基因。
SynCom成员之间的潜在互动
研究发现SynCom中的7株菌促进假单胞菌的生长。基于体外共培养实验和细菌代谢组学分析表明,菌株间的生长促进作用主要是因为它们在消耗底物时的需求不同,彼此不会有太多竞争。
图3. SynCom菌株之间的体外相互作用矩阵和底物谱
a 在三个独立实验中,测定了不同菌株在新鲜培养基和各自废弃培养基(SM)中的平均OD600。OD600废弃/新鲜值大于1和小于1分别表示菌株生长的促进和抑制。b 使用OD600废弃/新鲜值生成了成对相互作用矩阵。d 相对于每个菌株的总耗尽代谢组特征(如图S15所示),成对重叠的耗尽代谢组特征。e OD600废弃/新鲜值与耗尽谱成对重叠的相关性分析。f 通过比较两种菌株的SM代谢谱(通过非靶向MS确定),鉴定潜在的交叉喂养代谢物。
a 接种无菌水(CK)、网络度排名前4的物种(SSC4D)、网络度排名前8的物种(SSC8D)、具有协同效应的8种物种(SSC8)和所有16种核心菌株(SBC)6周后的未嫁接西瓜植株代表性图像。b–d 植株的株高、根重和干重。
研究结果表明,SynCom在根际增殖并通过微生物的协同作用减轻病害,突显了微生物之间协同作用在增强植物健康中的潜力。研究表明,利用功能性SynCom可以成为可持续农业的有前途的解决方案。