美国弗吉尼亚理工大学遗传学、生物信息学和计算生物学跨学科博士项目和植物科学环境学院Hazem Sharaf等人于2019年4月17日在微生物顶级期刊Microbiome发表题目为《Unprecedented bacterial community richness in soybean nodules vary with cultivar and water status》的文章，该研究第一次揭示了大豆根瘤微生物中的慢生根瘤菌和非根瘤菌的丰富度和功能的变化。
文章摘要
研究背景：大豆和其他豆科是在世界各地种植的主要作物，并且为不断增长的人口提供蛋白质和营养物质，其方式比大多数其他作物种植系统更具可持续性。栖居在根瘤的固氮细菌为大豆生长提供了所需的氮。尽管我们知道可培养的慢生根瘤菌，以及它们在不同品种间的差异，但对结节内的整体细菌群落(菌群)的原位多样性知之甚少。这种变异可能对长期存在的植物和细菌相互作用的这种科学观点产生巨大的功能影响。水分有效性也影响大豆，部分原因是对水分缺乏敏感的根瘤固氮菌。目前，关于品种和水状况对根瘤微生物的原位根瘤菌和非根瘤菌种群的影响缺乏了解。
方法：本实验使用16S rRNA和nifH基因，从用不同田间水体系中取样9个的大豆根瘤微生物品种去研究根瘤菌和非根瘤菌的根瘤细菌群落组成和功能在品种和土壤水分状态的差异。
结果：16S rRNA和nifH显示慢性根瘤菌占优势，但在不同的系统发育类群中，品种间的相对丰度分别小于1%和高达45%。其他类群主要包括假单胞菌科和肠杆菌科。因此，根瘤菌不仅以根瘤菌为主，而且具有高度的变异性，部分依赖于品种和水分状况。根瘤细菌群落不仅由根瘤菌占主导地位，而且还通过群落的高变异性和部分依赖于品种和水的状态来描述。因此，根瘤细菌群落的功能存在差异，特别是由于栽培品种引起的。例如，结节内的氨基酸图谱描述了由于品种和水分状况引起的功能变化。
结论：本文结果第一次揭示了大豆根瘤微生物群落中的慢生根瘤菌和非根瘤菌的丰富度和功能变化。虽然这些非典型细菌在慢生根瘤菌中的确切作用和相关变异尚不清楚，但这些微生物群落多样性和功能的新发现具有开发利用的潜力。这种多样性需要考虑作为包含细菌的大豆育种的一部分加以考虑，以改善诸如产量、种子质量和环境适应性等性状。
关键词：微生物群落，细菌，多样性，大豆，根瘤，慢生根瘤菌，假单胞菌，水分，品种
文章重要图片说明
图1：显示品种间α多样性指数差异的箱线图。
图2：9个植物品种根瘤菌群落累积相对丰度的分类总结。
图3：系统发育树显示了已测序的nifH基因的进化多样性。本文对一组具有代表性的nifH基因进行了综述。
图4：显示不同品种间的β多样性差异。
图5：灌溉对微生物群落结构和组成的影响。
图6：灌溉处理对氨基酸功能影响。
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