植物介導地上地下互作研究取得進展

　　從土壤顆粒到植物葉片，從動物牙齒到腸道表皮，地球上幾乎每一個表面都有微生物的存在。這些微生物在諸如養分物質循環、動植物健康、生態多樣性等方面起到至關重要的作用。早期的研究發現，植物作為媒介可以像“電話”一樣為地上和地下生物傳遞信息。然而，地上地下微生物組是否也能通過植物進行傳遞尚不清楚。在近期完成的研究中，一個由中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心研究員朱峰和荷蘭皇家生態學研究所的四位生態學家組成的聯合研究團隊發現，地上昆蟲可以從地面上有選擇性地獲取微生物組，無需植物干預。

　　研究人員首先發現，當只被允許取食植物葉片時，昆蟲體內微生物群落結構非常簡單。然而，當為昆蟲提供整株盆栽植物取食時，昆蟲體內微生物與土壤微生物群落結構驚人地相似，重疊率高達75%。這也推翻了該研究最初的假設，即植物微生物組與植食昆蟲體內微生物組是最為相關的。

　　進一步的研究發現，通過田間種植不同功能類型、生長速率的植物群落對土壤進行馴化，導致土壤細菌和真菌群落結構顯著差異。這一差異同樣在地上昆蟲體內微生物群落結構得以體現。這也是首次發現植物影響下的土壤狀態可以通過這種“遺傳”方式影響昆蟲微生物組成。研究還發現，在昆蟲體內聚集的大量土壤微生物中，有一些已報道的細菌與昆蟲健康甚至與人類腸道健康息息相關。這也為今后的研究開拓了思路。

　　通過對昆蟲體內微生物組的調查，可以看到植物在土壤中的“遺留”影響。這項研究的發現，不僅在生態學研究領域有著重要意義，也對植物種植者和生態資源管理者有指導意義，例如害蟲的有效控制取決于所耕作的土壤狀態。總而言之，良好的土壤生物多樣性條件可以為農田害蟲控制、健康作物生產以及豐富自然環境物種做出很大貢獻。

　　這一研究由遺傳發育所農業資源中心與荷蘭皇家生態學研究所合作完成，于3月19日在線發表于《自然-通訊》（Nature Communications）。朱峰為論文的并列第一作者。

　　論文信息：S. Emilia Hannula, Feng Zhu, Robin Heinen, T. Martijn Bezemer. (2019). Foliar-feeding insects acquire microbiomes from the soil rather than the host plant. Nature communications, 10:1254.