Xanthomonas 감염과 오존 스트레스는 고추 필로스피어의 미생물 군집 구조와 상호 작용에 뚜렷한 영향을 미칩니다

May 03, 2023

ISME 커뮤니케이션 3권, 기사 번호: 24(2023) 이 기사 인용

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생물적 및 비생물적 스트레스에 대한 숙주의 생리적, 전사적 반응은 집중적으로 연구되었지만 관련 미생물군집의 회복력과 이러한 스트레스에 대한 내성이나 반응에 대한 기여에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 우리는 개방형 챔버 현장 조건 하에서 상승된 대류권 오존(O3)이 개별적으로 그리고 Xanthomonas perforans 감염과 함께 저항성 및 감수성 고추 품종의 전반적인 질병 결과 및 관련 미생물 구조, 기능 및 상호 작용 네트워크에 미치는 영향을 평가했습니다. 성장기 내내. 병원체 감염으로 인해 취약한 품종에서 뚜렷한 미생물 군집 구조와 기능이 발생하는 반면, 동시 O3 스트레스는 군집 구조와 기능을 더 이상 변경하지 않았습니다. 그러나 O3 스트레스는 저항성 품종의 질병 심각도를 악화시켰다. 이러한 변경된 질병 심각도는 관련 크산토모나스 개체수 수의 이질성 증가를 동반했지만, 전체 미생물군 밀도, 미생물 군집 구조 및 기능에는 유의미한 변화가 없었습니다. 동시 O3 스트레스와 병원체 챌린지 하에서 미생물 동시 발생 네트워크는 가장 영향력 있는 분류군과 덜 연결된 네트워크의 변화를 나타냈으며, 이는 지역 사회 구성원 간의 상호 작용 안정성이 변경되었음을 반영할 수 있습니다. 저항성 품종의 질병 심각도 증가는 이러한 변경된 미생물 동시 발생 네트워크로 설명될 수 있으며, 이는 상승된 O3 하에서 병원체에 대한 변경된 미생물군집 관련 예방 보호막을 나타냅니다. 우리의 연구 결과는 미생물 군집이 개별 및 동시 스트레스 요인(이 경우 O3 스트레스 및 병원체 감염)에 뚜렷하게 반응하고 기후 변화에 직면하여 식물-병원체 상호 작용이 어떻게 변할지 예측하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 보여줍니다.

식물의 필로스피어(지상 부분)는 독특하고 영양이 부족한 서식지이며 잎 표면(착생 식물) 또는 잎 조직 내부(내생 식물)에 서식하는 다양한 원핵 및 진핵 미생물이 서식합니다[1]. . 잎 미생물 군집 조립 및 계승은 결정론적 및 확률론적 과정의 영향을 받습니다. 이웃 식물의 분산과 이웃 정체성 및 연령과 같은 기타 인구통계학적 요인이 필로스피어 미생물군집 다양성에 기여하는 요인이기는 하지만[4], 숙주 유전자형, 발달 단계[5], 숙주 저항성[6]과 같은 식물 숙주 요인은 미생물군집 집합을 형성합니다. . 미생물군집의 이러한 숙주 필터링은 잎 표면의 자원 가용성 [7], 물리적 특성의 차이 [8] 및 숙주 방어 신호 [9, 10]로 인해 관찰됩니다.

필로스피어 미생물군집의 구성원은 영양분 획득[11], 식물 성장 및 생산성[12], 다양한 생물학적 및 비생물적 스트레스에 대한 내성에 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다[13,14,15,16,17]. 병원체 침입은 필로스피어(phyllosphere)에서 식물 미생물 집합에 영향을 미치는 가장 영향력 있는 생물적 스트레스 중 하나입니다[18]. 병원체는 독성 인자, 생물계면활성제 또는 호르몬의 분비를 통해 서식지를 변형할 수 있으며, 이를 통해 기회주의자를 포함한 다른 거주 식민지 주민이 번성할 수 있는 자원 가용성을 높일 수 있습니다[19, 20]. 병원체는 또한 틈새 시장이나 자원 경쟁을 통해 상주 미생물군에 영향을 미칠 수 있습니다 [1, 18, 19, 21]. 병원체 공격에 반응하여 활성화된 식물 방어 신호는 필로스피어 군집 변경의 원인으로도 나타났습니다 [16, 22]. 필로스피어 군집의 변화 원인에 관계없이 지배적인 구성원은 이 교란된 군집에 안정성을 회복시키는 것으로 생각됩니다[23]. 더욱이, 식물이 병원체로부터 보호하는 미생물을 필로스피어(phyllosphere)에 모집할 수 있다는 증거가 증가하고 있으며[24,25,26], 이는 근권에서 관찰된 것과 유사하게 병원체에 반응하여 필로스피어에서 질병을 억제하는 미생물군집 집합을 나타냅니다. 27, 28]. Phyllosphere 미생물 군집 구조 및 구성은 또한 가뭄[29, 30], 표면 온도 또는 온난화의 증가[31,32,33], CO2 상승[34] 및 자외선 복사와 같은 비생물적 스트레스에 대한 숙주 식물의 반응에 의해 형성됩니다. 35].