Ксантомонадная инфекция и озоновый стресс заметно влияют на структуру и взаимодействие микробного сообщества в филлосфере перца.

May 03, 2023

ISME Communications, том 3, номер статьи: 24 (2023 г.) Цитировать эту статью

Доступы в 2020 году

12 Альтметрика

Подробности о метриках

Хотя физиологический и транскрипционный ответ хозяина на биотические и абиотические стрессы интенсивно изучаются, мало что известно об устойчивости связанных микробиомов и их вкладе в толерантность или реакцию на эти стрессы. Мы оценили влияние повышенного тропосферного озона (O3) индивидуально и в сочетании с инфекцией Xanthomonas perforans в полевых условиях камеры с открытым верхом на общий исход заболевания у устойчивых и восприимчивых сортов перца, а также связанную с ними структуру микробиома, функции и сеть взаимодействия. протяжении вегетационного периода. Заражение патогеном привело к появлению четкой структуры и функций микробного сообщества на восприимчивом сорте, в то время как одновременный стресс O3 не привел к дальнейшему изменению структуры и функций сообщества. Однако стресс O3 усугубил тяжесть заболевания у устойчивых сортов. Это изменение тяжести заболевания сопровождалось повышенной гетерогенностью связанной популяции Xanthomonas, хотя существенных изменений в общей плотности микробиоты, структуре микробного сообщества и функциях не наблюдалось. Сети совместного возникновения микробов при одновременном стрессе O3 и воздействии патогенов указывают на сдвиг наиболее влиятельных таксонов и менее связанной сети, что может отражать изменение стабильности взаимодействий между членами сообщества. Повышенная тяжесть заболевания у устойчивых сортов может быть объяснена такой измененной сетью совместной встречаемости микробов, что указывает на измененную связанную с микробиомом профилактическую защиту от патогенов при повышенном уровне O3. Наши результаты показывают, что микробные сообщества отчетливо реагируют на отдельные и одновременные стрессоры, в данном случае на стресс O3 и патогенную инфекцию, и могут играть значительную роль в прогнозировании того, как изменятся взаимодействия растений и патогенов в условиях изменения климата.

Филлосфера (надземная часть) растений представляет собой уникальную, бедную питательными веществами среду обитания и населена различными прокариотическими и эукариотическими микроорганизмами [1], колонизирующими либо поверхность листа (эпифиты), либо внутри ткани листа (эндофиты) [2, 3]. . На сборку и последовательность микробного сообщества листьев влияют детерминированные и стохастические процессы. Хотя расселение от соседних растений и другие демографические факторы, такие как идентичность соседей и возраст, являются факторами, способствующими разнообразию микробиома филлосферы [4], факторы растения-хозяина, такие как генотип хозяина, стадия развития [5] и устойчивость хозяина [6], формируют сборку микробиома. . Такая фильтрация микробиома хозяина наблюдается из-за разной доступности ресурсов на поверхности листьев [7], разных физических свойств [8] и передачи защитных сигналов хозяина [9, 10].

Известно, что члены микробиома филлосферы играют роль в усвоении питательных веществ [11], росте и продуктивности растений [12], а также в устойчивости к различным биотическим и абиотическим стрессам [13,14,15,16,17]. Инвазия патогенов является одним из наиболее влиятельных биотических стрессов, влияющих на микробный комплекс растений в филлосфере [18]. Патогены могут изменять среду обитания путем секреции факторов вирулентности, биосурфактантов или гормонов, тем самым увеличивая доступность ресурсов для процветания других местных колонизаторов, включая оппортунистов [19, 20]. Патогены также могут влиять на резидентную микрофлору через нишу или конкуренцию за ресурсы [1, 18, 19, 21]. Защитная сигнализация растений, активируемая в ответ на атаку патогенов, также была указана как источник изменения филлосферного сообщества [16, 22]. Независимо от источника изменений в сообществе филлосферы, считается, что доминирующие члены восстанавливают стабильность этого нарушенного сообщества [23]. Кроме того, появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что растения могут рекрутировать микробы в филлосфере, которые обеспечивают защиту от патогена [24,25,26], что указывает на сборку подавляющего болезнь микробиома в филлосфере в ответ на патоген, аналогичную тому, что наблюдалось в ризосфере [24,25,26]. 27, 28]. Структура и состав микробного сообщества филлосферы также формируется реакцией растения-хозяина на абиотические стрессы, такие как засуха [29, 30], повышение приземной температуры или потепление [31,32,33], повышенный уровень CO2 [34] и ультрафиолетовое излучение [34]. 35].