iMeta
水稻-微生物组互作中品种偏好与宿主免疫受体激酶的双重调控机制

小赛推荐：

该研究揭示了水稻品种与微生物组互作的双向调控机制，强调宿主免疫受体激酶OsFLS2在维持有益微生物组中的关键作用。为未来作物微生物组工程提供理论框架。

 

文献概述

本文《Cultivar‐specific preference of bacterial communities and host immune receptor kinase modulate the outcomes of rice–microbiota interactions》发表于《iMeta》杂志，回顾并总结了水稻品种特异性微生物群落偏好及其与宿主免疫受体激酶互作对根系生长的影响。研究通过无菌栽培系统模拟稻田环境，揭示微生物组与宿主基因型及免疫系统在调控根系发育中的协同作用。

背景知识

植物根系微生物组在调节作物生长、抗病性及营养吸收方面具有重要作用。近年研究表明，宿主基因型及根系分泌物组成是影响微生物组组装的关键因素。然而，宿主免疫系统如何影响微生物组定植及其功能仍不完全清楚。水稻作为全球重要粮食作物，其根系微生物组研究面临多重挑战，包括根系发育的复杂调控机制及微生物组动态平衡的维持。本研究聚焦于水稻与土壤微生物组的互作机制，尤其关注宿主免疫受体激酶OsFLS2在调节有益与有害细菌定植中的作用，为作物微生物组工程提供新的研究视角。

 

提供多种水稻宿主免疫相关基因敲除小鼠模型，支持宿主免疫与微生物组互作研究，适用于免疫缺陷小鼠药效评价。

了解更多

 

研究方法与实验

研究采用定制化的无菌培养系统，模拟稻田半水生环境，评估不同水稻品种对天然土壤微生物组（NSM）的响应。通过合成微生物组（SynCom11）简化复杂微生物群落，研究其对水稻根系发育的影响。进一步结合16S rRNA测序与qPCR绝对定量，分析微生物定植负载变化与根系生长促进（RGP）或抑制（RGI）的关联。通过突变体筛选，鉴定宿主免疫受体激ator kinase（RLK）基因在微生物组功能中的作用，重点分析OsFLS2缺失突变体的转录组变化，揭示其在调控微生物组稳态与免疫信号传导中的关键机制。

关键结论与观点

• 同一微生物组在不同水稻品种中可产生根系生长促进、抑制或无效应，揭示品种特异性微生物偏好。
• 合成微生物组（SynCom11）可模拟天然微生物组的根系调控功能，但其作用受宿主基因型调控。
• OsFLS2与OsCERK1突变体导致微生物组稳态失衡，有益菌与有害菌负载失衡，进而抑制根系生长。
• 宿主免疫受体激酶OsFLS2在微生物组诱导的基因表达调控中发挥核心作用，约46.1%的微生物响应基因在osfls2突变体中被重新编程。
• 根系微生物组组装受随机过程主导，但品种特异性定植偏好显著影响微生物组功能。

研究意义与展望

该研究为作物微生物组工程提供了理论基础，揭示宿主基因型与免疫系统在调控有益微生物组中的关键作用。未来可结合多组学与代谢组分析，进一步解析根系分泌物与微生物互作机制。此外，研究OsFLS2介导的免疫信号如何影响微生物组定植，可为合成微生物组设计提供新思路。最终目标是通过宿主基因型与微生物组的精准匹配，提升水稻抗逆性与产量。

 

提供宿主基因编辑与微生物组互作研究相关的基因敲除细胞系服务，支持宿主-微生物信号通路研究。

了解更多

 

结语

本文系统揭示水稻品种与宿主免疫受体激酶对根系微生物组功能的双重调控机制。研究表明，微生物组与宿主的协同进化关系及OsFLS2介导的免疫信号是调控根系生长的关键因素。这一发现不仅深化了对作物-微生物组互作机制的理解，也为未来农业微生物组工程提供了理论指导，助力精准化农业生物技术开发。

 

Jiwei Xu, Peiyao Hu, Meng Liu, Wanyuan Zhang, and Kabin Xie. Cultivar‐specific preference of bacterial communities and host immune receptor kinase modulate the outcomes of rice–microbiota interactions. iMeta.