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編譯：Rivc，編輯：小菌菌、江舜堯。 原創(chuàng)微文，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)載。 導(dǎo)讀植物生長(zhǎng)在一個(gè)復(fù)雜的物種網(wǎng)絡(luò)中，這些物種相互作用，并與植物相互作用。這些相互作用由一系列廣泛的化學(xué)信號(hào)控制，根際的化學(xué)景觀會(huì)強(qiáng)烈影響根的健康和發(fā)育。在這里，為了理解微生物之間的相互作用如何影響擬南芥的根生長(zhǎng)，本研究建立了植物、微生物和環(huán)境之間相互作用的模型系統(tǒng)。 本研究用185個(gè)成員的細(xì)菌合成群落接種幼苗，操縱非生物環(huán)境并測(cè)量植物的細(xì)菌定殖。這使本研究能夠?qū)⒑铣扇郝浞譃樗膫€(gè)共生菌株模塊。本研究在這些模塊的基礎(chǔ)上解構(gòu)了合成群落，并確定了決定根表型的微生物之間的相互作用。這些相互作用主要涉及一個(gè)細(xì)菌屬(Variovorax)，它完全逆轉(zhuǎn)了由多種細(xì)菌菌株和整個(gè)185個(gè)成員的群落誘導(dǎo)的根生長(zhǎng)的嚴(yán)重抑制。本研究證明Variovorax操縱植物激素水平來平衡本研究的生態(tài)現(xiàn)實(shí)的合成根群落對(duì)根生長(zhǎng)的影響。本研究鑒定了一個(gè)生長(zhǎng)素降解操縱子，它在Variovorax的所有可用基因組中是保守的，并且對(duì)于逆轉(zhuǎn)根生長(zhǎng)抑制是必要和充分的。因此，代謝信號(hào)干擾塑造了細(xì)菌-植物通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)維持根的定型發(fā)育程序至關(guān)重要。為優(yōu)化根際形成化學(xué)相互作用網(wǎng)絡(luò)的提供反饋，并為開發(fā)更具彈性和生產(chǎn)力的作物提供了一個(gè)有希望的生態(tài)策略。 原名：A single bacterial genus maintains root growth in a complex microbiome譯名：一種單獨(dú)的細(xì)菌屬在一個(gè)復(fù)雜的微生物群落中幫助保持根的生長(zhǎng)通訊作者單位：美國(guó)北卡羅來納大學(xué)細(xì)菌培養(yǎng)和植物接種：本研究使用的185個(gè)細(xì)菌合成群落包含從表面滅菌的十字花科植物根中獲得的基因組測(cè)序分離物，所有的擬南芥都種植在美國(guó)北卡羅來納州的兩種土壤中。細(xì)菌培養(yǎng)物在28℃生長(zhǎng)，以250轉(zhuǎn)/分的速度搖動(dòng)。生長(zhǎng)5天后，將培養(yǎng)物接種到新鮮培養(yǎng)基中，并返回培養(yǎng)箱再培養(yǎng)48小時(shí)。采用這一程序來解釋合成群落不同成員的可變生長(zhǎng)率，并確保來自每個(gè)菌株的非穩(wěn)定細(xì)胞包含在接種物中。 離體植物生長(zhǎng)條件：所有種子用70%漂白劑，滅菌8分鐘，并用無菌蒸餾水漂洗3次，以消除種子表面的任何種子攜帶的微生物。種子在黑暗中于4℃分層2天。在先前報(bào)道的磷酸鹽濃度梯度(0、10、30、50、100和1，000微米圓周率)上增加了三個(gè)額外的環(huán)境梯度:鹽度(50、100、150和200毫摩爾氯化鈉)、酸堿度(5.5、7.0和8.2)和培養(yǎng)溫度(10、21和31℃)。將平板以隨機(jī)順序放置在生長(zhǎng)室中，并在16小時(shí)黑暗/8小時(shí)光照條件下，在21℃白天/18℃夜晚生長(zhǎng)12天。收集后，從根、芽和瓊脂基質(zhì)中提取DNA及測(cè)序。 為了在完全受控的環(huán)境中模擬植物-微生物群的相互作用，本研究建立了一個(gè)植物-微生物群的微觀世界，它代表了瓊脂平板上天然的細(xì)菌根來源的微生物群。本研究用由主要的與根相關(guān)的門組成確定185個(gè)細(xì)菌合成群落，接種7天齡的幼苗(圖1a)。本研究通過操縱四個(gè)變量(鹽度、溫度、先前報(bào)道的磷酸鹽濃度梯度和酸堿度)中的一個(gè)，將這個(gè)微觀世界暴露于16種非生物環(huán)境中的每一種。本研究用16S rRNA擴(kuò)增子測(cè)序法測(cè)量了接種后12天根、莖和瓊脂部分合成群落的組成。表1為不同研究地點(diǎn)與樹木健康狀況相關(guān)的土壤化學(xué)性質(zhì)。 在土壤種植的擬南芥中，所產(chǎn)生的根和芽微生物群的組成概括了系統(tǒng)水平的植物富集模式(圖1b)。使用接種了相同合成群落的無菌盆栽土壤中生長(zhǎng)的幼苗，驗(yàn)證了在基于瓊脂的系統(tǒng)中觀察到的模式。在獨(dú)特的序列水平上，相對(duì)豐度和植物富集模式在基于瓊脂和基于土壤的系統(tǒng)之間顯著相關(guān)，這證實(shí)了本研究的相對(duì)高通量的基于瓊脂的系統(tǒng)作為組裝的模型的適用性。在瓊脂中，組分(基質(zhì)、根或莖)和非生物條件都顯著影響α和β多樣性(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1d–f)。為了將合成群落分解成模塊，本研究計(jì)算了所有樣本中相對(duì)豐度的成對(duì)相關(guān)性，并確定了共發(fā)生菌株的四個(gè)明確的模塊，本研究稱之為模塊A、B、C和D(圖1a，補(bǔ)充表2)。這些模塊形成了與植物相關(guān)的獨(dú)特的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)。模塊A主要含有γ-谷氨酰胺原生菌，主要在基質(zhì)中比在幼苗中更豐富；模塊B主要含有低豐度的厚壁菌門，沒有明顯的富集趨勢(shì)；模塊C和模塊D分別主要由α-變形菌和放線菌組成，并在所有非生物條件下顯示植物富集。α變形菌(模塊C)和放線菌(模塊D)在植物物種中始終富集，這表明這些分支包含深深植根于其進(jìn)化史的植物關(guān)聯(lián)特征。本研究接下來研究了共存菌株的不同模塊在決定植物表型中是否有不同的作用。本研究用由模塊A、B、C和D單獨(dú)或以所有六種可能的成對(duì)組合組成的合成群落接種幼苗，并在接種后12天對(duì)幼苗進(jìn)行成像。本研究在接種了植物富集模塊C或D的幼苗中觀察到強(qiáng)烈的初生根生長(zhǎng)抑制(RGI)(圖1b，C)。接種了不含植物富集菌株的模塊A或模塊B的幼苗沒有發(fā)生RGI病(圖1b)。為了測(cè)試來自每個(gè)模塊的根表型是否是其單個(gè)成分的相加結(jié)果，本研究接種了與合成群落的185個(gè)成員中的每一個(gè)單結(jié)合的幼苗。本研究觀察到，分布在所有4個(gè)模塊中的34個(gè)分類上不同的菌株誘發(fā)了RGI病(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖2a–c)。然而，無論是完整的合成群落還是由模塊A或模塊B組成的衍生合成群落都沒有表現(xiàn)出RGI現(xiàn)象(圖1b)。因此，在這種復(fù)雜的群落環(huán)境中，二元植物-微生物相互作用不能預(yù)測(cè)相互作用。在接種了模塊對(duì)的幼苗中，本研究觀察到上位性相互作用:在模塊A的存在下，由模塊C和D引起的RGI被逆轉(zhuǎn)(圖1b，C)。因此，通過將合成群落分解成四個(gè)模塊，本研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌對(duì)根生長(zhǎng)的影響受多種水平的微生物-微生物相互作用的控制。至少有四個(gè)例子可以說明這一點(diǎn):在模塊A或B內(nèi)部，以及在模塊A和模塊C或d之間。
圖1 擬南芥根的長(zhǎng)度是由群落內(nèi)的細(xì)菌-細(xì)菌相互作用決定的
2 Variovorax保持常規(guī)的根生長(zhǎng)為了識(shí)別模塊A中負(fù)責(zé)RGI模塊內(nèi)和模塊間衰減的菌株，本研究將本研究的系統(tǒng)簡(jiǎn)化為植物-微生物-微生物三方系統(tǒng)。本研究從模塊A中單獨(dú)篩選了18個(gè)非RGI菌株，以確定它們對(duì)由所有4個(gè)模塊中的代表性菌株引起的RGI病的減毒能力。本研究發(fā)現(xiàn)所有來自瓦氏菌屬(叢毛單胞菌科)的測(cè)試菌株都抑制了由來自模塊C(農(nóng)桿菌MF224)和模塊D(節(jié)桿菌CL28)的代表性RGI誘導(dǎo)菌株引起的RGI病(圖1d)。來自模塊A(假單胞菌MF48)和模塊B(芽孢桿菌MF107)的菌株沒有被Variovorax抑制，而是被兩個(gè)密切相關(guān)的伯克霍爾德氏菌菌株(CL11和MF384)抑制(圖1d)。當(dāng)本研究篩選出兩種RGI抑制變異株(CL14和MF160)和伯克霍爾德氏菌CL11對(duì)抗一組不同的RGI誘導(dǎo)株時(shí)，觀察到了類似的模式。Variovorax減弱了本研究測(cè)試的18個(gè)RGI誘導(dǎo)菌株中的13個(gè)(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3a)。為了測(cè)試本研究在瓊脂上觀察到的RGI誘導(dǎo)和抑制是否也發(fā)生在土壤中，本研究在無菌土壤中接種了一對(duì)RGI抑制和誘導(dǎo)菌株:RGI誘導(dǎo)節(jié)桿菌CL28和RGI抑制變異節(jié)桿菌CL14，使擬南芥發(fā)芽。不出所料，節(jié)桿菌CL28誘導(dǎo)了RGI病，該病被土壤中的變異桿菌CL14逆轉(zhuǎn)(圖1e)。本研究通過顯示Variovorax介導(dǎo)的RGI衰減擴(kuò)展到番茄幼苗來概括這一觀察，其中Variovorax CL14逆轉(zhuǎn)節(jié)桿菌CL28介導(dǎo)的RGI(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3b)。最后，本研究測(cè)試了在185個(gè)成員的群體中，抑制RGI病毒的菌株是否保持了減弱RGI病毒的能力。本研究比較了暴露于完全合成群落或相同群落的幼苗的根表型，這些幼苗是在放棄了合成群落中存在的所有10個(gè)瓦氏菌菌株和/或所有6個(gè)伯克霍爾德氏菌菌株之后(圖2a)。本研究發(fā)現(xiàn)Variovorax是必要的，足以在整個(gè)社區(qū)內(nèi)恢復(fù)RGI(圖2b，c，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖4a)。這一結(jié)果在一系列底物(包括土壤)上以及在各種生物和非生物環(huán)境下都是可靠的(圖2d-f，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖4b)。此外，在合成群落中Variovorax的存在增加了植物根網(wǎng)絡(luò)的總長(zhǎng)度和它的枝條大小(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖4c，d)。重要的是，后者被認(rèn)為是相對(duì)植物適應(yīng)性的可靠替代物22，23，這表明Variovorax介導(dǎo)的RGI抑制是適應(yīng)性的。為了確定瓦氏菌減弱RGI的能力的廣度，本研究從該屬的整個(gè)系統(tǒng)發(fā)育中測(cè)試了額外的瓦氏菌菌株(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5a，補(bǔ)充表1)。本研究測(cè)試的所有19個(gè)變異菌株都逆轉(zhuǎn)了節(jié)桿菌CL28誘導(dǎo)的RGI。來自最近的植物相關(guān)外群的菌株(嗜酸菌屬根21924)沒有恢復(fù)RGI(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5a，b)。因此，所有測(cè)試菌株——代表瓦氏菌的廣泛系統(tǒng)發(fā)育——與多種細(xì)菌相互作用，在復(fù)雜的群落中實(shí)施定型的根發(fā)育，獨(dú)立于生物或非生物環(huán)境。重要的是，本研究沒有發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明這種表型是通過競(jìng)爭(zhēng)或拮抗RGI誘導(dǎo)菌株實(shí)現(xiàn)的(圖2g，h，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖6)。
圖2 Variovorax保持固定的根系發(fā)育
3 Variovorax操縱生長(zhǎng)素和乙烯為了研究細(xì)菌影響根生長(zhǎng)的機(jī)制，本研究分析了用RGI誘導(dǎo)節(jié)桿菌CL28和RGI抑制菌株Variovorax CL14定殖12天的幼苗的轉(zhuǎn)錄組，無論是與幼苗單結(jié)合還是三結(jié)合(圖1e)。本研究還對(duì)在全合成群落(無RGI)或Variovorax輟學(xué)合成群落(RGI)中定居的幼苗進(jìn)行了RNA測(cè)序(RNA-seq)(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7a)。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，僅在RGI條件下(RGI誘導(dǎo))顯著誘導(dǎo)了18個(gè)基因(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7a，b)。這些基因中的17個(gè)與已經(jīng)提出的與根apex25相關(guān)的功能的基因共表達(dá)(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7b，c)。剩下的基因GH3.2編碼吲哚-3-乙酸-酰氨基合成酶，它與過量的植物激素生長(zhǎng)素結(jié)合，是后期生長(zhǎng)素反應(yīng)的一個(gè)強(qiáng)有力的標(biāo)記(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7b)。生長(zhǎng)素的產(chǎn)生是細(xì)菌調(diào)節(jié)植物根系發(fā)育的一種有據(jù)可查的機(jī)制。事實(shí)上，來自先前的RNA-seq研究的前12個(gè)生長(zhǎng)素響應(yīng)基因顯示，在暴露于本研究的RGI誘導(dǎo)條件下的幼苗中，擬南芥中的急性生長(zhǎng)素響應(yīng)顯示出平均轉(zhuǎn)錄增加(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7d)。本研究假設(shè)Variovorax對(duì)RGI的抑制可能是通過干擾細(xì)菌產(chǎn)生的生長(zhǎng)素信號(hào)來介導(dǎo)的。本研究研究Variovorax對(duì)RGI的抑制是否與生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)直接相關(guān)。這些包括植物激素乙烯和細(xì)胞分裂素，以及微生物相關(guān)的分子模式，如鞭毛蛋白衍生肽flg2230。本研究測(cè)試了各種瓦氏菌菌株和伯克霍爾德氏菌菌株CL11還原由生長(zhǎng)素(吲哚-3-乙酸(IAA)和生長(zhǎng)素類似物2，4-二氯苯氧乙酸)、乙烯(乙烯前體1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC))、細(xì)胞分裂素(玉米素和6-芐氨基嘌呤)和flg22肽誘導(dǎo)的RGI的能力。本研究測(cè)試的所有瓦氏菌菌株都抑制了由吲哚乙酸或ACC誘導(dǎo)的RGI(圖3a)——除了瓦氏菌YR216，其不抑制ACC誘導(dǎo)的RGI，并且不包含ACC脫氨酶基因，這是與該屬相關(guān)的植物生長(zhǎng)促進(jìn)特征 (擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5a)。伯克霍爾德氏菌CL11僅部分逆轉(zhuǎn)了ACC誘導(dǎo)的RGI病(圖3a)。Variovorax菌株都沒有減弱由2，4-二氯苯氧乙酸、flg22或細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)的RGI病(圖3a，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖8a)。重要的是，這種功能是由Variovorax對(duì)生長(zhǎng)素的識(shí)別介導(dǎo)的，而不是由植物生長(zhǎng)素反應(yīng)本身介導(dǎo)的，因?yàn)橛?，4-二氯苯氧乙酸誘導(dǎo)的生長(zhǎng)素反應(yīng)(RGI)不會(huì)逆轉(zhuǎn)。事實(shí)上，本研究發(fā)現(xiàn)Variovorax CL14在培養(yǎng)物中降解IAA(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖8b)，并淬滅由RGI誘導(dǎo)節(jié)桿菌CL28引起的擬南芥生長(zhǎng)素報(bào)告系DR5::GFP的熒光(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖8c，d)。已知生長(zhǎng)素和乙烯協(xié)同抑制根的生長(zhǎng)。為了確定植物對(duì)生長(zhǎng)素和乙烯的感知在響應(yīng)RGI誘導(dǎo)菌株中的作用，本研究使用了生長(zhǎng)素不敏感的axr2-1變異體和乙烯受體的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)。本研究用RGI誘導(dǎo)節(jié)桿菌CL28菌株或Variovorax輟學(xué)合成群落接種野生型幼苗和axr2-1突變體，無論是否用1-MCP處理。在這兩種情況下，本研究觀察到細(xì)菌RGI在axr2-1和1-MCP處理的野生型幼苗中減少，并且在雙不敏感的1-MCP處理的axr2-1幼苗中進(jìn)一步減少；這表明植物中的生長(zhǎng)素和乙烯感知對(duì)細(xì)菌誘導(dǎo)的RGI有額外的貢獻(xiàn)(圖3b)。因此，在沒有Variovorax的情況下，復(fù)雜的合成群落可以通過生長(zhǎng)素和乙烯依賴途徑誘導(dǎo)根表型的嚴(yán)重形態(tài)學(xué)變化，但是當(dāng)Variovorax存在時(shí)，這兩種變化都被逆轉(zhuǎn)。為了確定與RGI衰減有關(guān)的細(xì)菌機(jī)制，本研究將合成群落中10個(gè)Variovorax菌株的基因組與合成群落中其他175個(gè)成員的基因組進(jìn)行了比較。通過對(duì)所有185個(gè)基因組進(jìn)行從頭直系同源聚類，本研究確定了947個(gè)Variovorax特有的基因，在合成群體的175個(gè)非Variovorax成員中患病率< 5%，在所有10個(gè)Variovorax菌株中患病率為100%。本研究將這些基因分成物理上相鄰的基因區(qū)域(基因組熱點(diǎn))，并集中在包含至少10個(gè)Variovorax獨(dú)有基因的12個(gè)熱點(diǎn)上(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9a，補(bǔ)充表3)。其中一個(gè)熱點(diǎn)(指定為熱點(diǎn)33)包含對(duì)副伯克霍爾德氏菌植物厚壁菌菌株P(guān)sJN18的IAA降解iac操縱子的基因iacC、iacD、iacE、iacF和iacR的弱同源物(平均約30%同一性)，但缺少iacA、iacB和IAci——已知它們是副伯克霍爾德氏菌在IAA17上生長(zhǎng)所必需的(圖4a，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9b)。為了測(cè)試本研究確定的熱點(diǎn)是否對(duì)RGI誘導(dǎo)的細(xì)菌有反應(yīng)，本研究分析了單培養(yǎng)和與RGI誘導(dǎo)的節(jié)桿菌CL28共培養(yǎng)的Variovorax CL14的轉(zhuǎn)錄組。當(dāng)與節(jié)桿菌CL28共培養(yǎng)時(shí)，本研究觀察到Variovorax CL14廣泛的轉(zhuǎn)錄重編程(補(bǔ)充表4)。在本研究確定的12個(gè)熱點(diǎn)中，熱點(diǎn)中的基因是最高度上調(diào)的(圖4a，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9b，c)。因此，本研究假設(shè)熱點(diǎn)含有一個(gè)非特征性的生長(zhǎng)素降解操縱子。與此同時(shí)，本研究在大腸桿菌中構(gòu)建了一個(gè)Variovorax CL14基因組文庫(kù)，在一個(gè)廣泛的宿主范圍載體中具有> 12.5 kb的插入片段，并篩選了由此產(chǎn)生的大腸桿菌克隆的生長(zhǎng)素降解。從本研究篩選的約3500個(gè)降解吲哚乙酸的克隆中篩選出兩個(gè)克隆(標(biāo)記為V1和V2)(補(bǔ)充表5)。這兩個(gè)克隆中的Variovorax CL14基因組插入片段包含熱點(diǎn)的部分(圖4a，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9b)。這兩個(gè)克隆體共有的重疊包含9個(gè)基因，其中包括副粘帚霉iacC、iacD和iacE的弱同源物。為了測(cè)試該基因組區(qū)域是否足以在植物中恢復(fù)RGI，本研究用較短的功能插入物(V2)(圖4a，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9b)或空載體(EV)轉(zhuǎn)化了嗜酸菌屬的根，其不引起或恢復(fù)RGI(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5a，b)。所得的功能增益菌株嗜酸乳桿菌根219::V2獲得了在培養(yǎng)物中降解吲哚乙酸的能力(圖4b)。本研究將嗜酸乳桿菌根219::V2或?qū)φ帐人崛闂U菌根219::EV接種到用吲哚乙酸處理的植物上或接種到RGI誘導(dǎo)節(jié)桿菌CL28上。嗜酸乳桿菌根219::V2完全逆轉(zhuǎn)IAA誘導(dǎo)的RGI(圖4c)和部分逆轉(zhuǎn)節(jié)桿菌CL28誘導(dǎo)的RGI，盡管定居根的水平明顯低于嗜酸乳桿菌CL14(圖4d，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9d)。此外，本研究從Variovorax CL14中刪除了熱點(diǎn)(圖4a)，以測(cè)試這個(gè)假定的操縱子是否是RGI逆轉(zhuǎn)所必需的。所得菌株Variovorax CL14δHS33——其在植物定殖中未受損(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9e)——在培養(yǎng)物中未降解IAA(圖4b)，且未恢復(fù)IAA誘導(dǎo)的(圖4c)或節(jié)桿菌CL28誘導(dǎo)的RGI(圖4d)。因此，這種變異體特異性基因簇對(duì)于抑制RGI和生長(zhǎng)素降解是必需的。因此，它是Variovorax在系統(tǒng)發(fā)育多樣的微生物群背景下維持常規(guī)根發(fā)育所需的關(guān)鍵遺傳位點(diǎn)。
圖3 Variovorax RGI的抑制與生長(zhǎng)素和乙烯信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。
圖4 在變種植物中，生長(zhǎng)素降解操縱子是根發(fā)育所必需的。
信號(hào)分子和其他次級(jí)代謝物是適應(yīng)的產(chǎn)物，使微生物在初級(jí)代謝物的競(jìng)爭(zhēng)中存活下來。結(jié)果闡明了微生物營(yíng)養(yǎng)層的重要性，這些微生物利用這些次級(jí)代謝物為自己謀利，同時(shí)潛在地提供了干擾細(xì)菌微生物群和植物宿主之間信號(hào)的未選擇的解釋。這種代謝信號(hào)干擾以前已經(jīng)在群體淬滅、微生物相關(guān)分子模式的降解和細(xì)菌產(chǎn)生的生長(zhǎng)素的降解中得到證實(shí)。植物的發(fā)育依賴于嚴(yán)格調(diào)節(jié)的生長(zhǎng)素濃度梯度，這種濃度梯度會(huì)被微生物群釋放的生長(zhǎng)素流量所扭曲。一些Variovorax菌株具有生產(chǎn)和降解生長(zhǎng)素的能力，這表明有能力微調(diào)根際生長(zhǎng)素的濃度。我們?cè)谶@里表明，在一個(gè)系統(tǒng)發(fā)育多樣、現(xiàn)實(shí)的合成群落中，Variovorax的存在所增強(qiáng)的化學(xué)體內(nèi)平衡使植物能夠在化學(xué)復(fù)雜的基質(zhì)中維持其發(fā)育程序。最近發(fā)現(xiàn)Variovorax在到達(dá)一個(gè)已建立的群落后具有改善植物定殖的罕見特性，這表明它們使用細(xì)菌產(chǎn)生或誘導(dǎo)的底物，而不是植物來源的底物。此外，在重新分析了最近對(duì)擬南芥根微生物的大規(guī)模時(shí)間和空間分辨率調(diào)查包括30種植物的普通園林實(shí)驗(yàn)之后，注意到Variovorax是在100%的采樣地點(diǎn)和植物物種中發(fā)現(xiàn)的有限的核心細(xì)菌屬組之一(擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖10a，b)。這些生態(tài)觀察，加上我們使用簡(jiǎn)化微觀世界的結(jié)果，加強(qiáng)了Variovorax作為細(xì)菌-細(xì)菌-植物通信網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵角色的重要性，這是在復(fù)雜的生化生態(tài)系統(tǒng)中維持根生長(zhǎng)所必需的。
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