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Cell | 根际"隐形军团"的神秘面纱被揭开!北京大学白洋团队构建首个作物根际"细菌+病毒"基因组数据库

生信宝典  · 公众号  · 生物  · 2025-03-18 21:00

正文

当作物扎根土壤,根系周围早已暗藏着一支庞大的"隐形军团"——数以万计的细菌与病毒构成的根际微生物组。这些微小生命不仅参与植物的养分吸收、抗病抗逆,更与作物形成了 亿万年协同进化 的独特默契。 然而,受限于基因组数据的匮乏,科学家始终难以破解这支"隐形军团"的运作密码。


北京时间2025年3月12日,北京大学 白洋 团队在 Cell 发表了题为 Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns 的研究成果,构建了 首个作物根际细菌基因组数据库 (CRBC) 病毒基因组数据库 (CRVC) ,一举突破 植物-菌群互作研究的"数据荒漠"困境 该研究不仅将公开的作物根际细菌基因组数量扩展近3倍,更发现1500多个未被报道的根际病毒新属,堪称打开微生物暗物质宝库的“金钥匙”!



破纪录!全球最大根际微生物"基因身份证"库

研究团队历时9年攻坚,通过 可培养细菌+宏基因组拼接 双引擎 驱动,成功建立包含 4618株分离菌株 2081个拼接基因组 的CRBC数据库,涵盖2318个物种,将公共数据库的作物根际细菌系统发育多样性提升290.6% (图1) 。这意味着科学家首次手握覆盖主要作物根际的微生物" 全息地图 ",传统微生物组研究中"只见群落,不识真身"的困境将就此终结。


图1 CRBC和公共数据库中代表性物种的系统发育树


颠覆认知!根际微生物的"共性基因语言"

当研究团队将目光投向宏基因组数据时,一个颠覆性规律浮出水面:尽管不同土壤,不同作物的根际菌群组成千差万别,但 根际宏基因组中的细菌双组份信号转导系统,鞭毛运动等核心功能基因却高度保守 (图2) 。这揭示了一个深层进化逻辑——在进化过程中,根际微生物与植物双向选择,形成跨物种的"功能共生同盟"。


图2 不同土壤中多种作物根际细菌微生物群的保守遗传特征
(左:根际细菌分类; 右:根际细菌功能)







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