Cell Host & Microbe | 西北农林科技大学团队揭示硒纳米颗粒招募有益土壤微生物促进植物生长机制

根际土壤样品，细菌，细菌培养基上清，玉米植物根系分泌物

从含硒地区玉米根际土壤中回收细菌分离株，发现ZY104（SeNPs形成率最高）增强天然含硒土壤上植株性能；PCoA显示ZY104接种和未接种组之间根际细菌组成存在差异；并且SeNPs的添加以剂量依赖性诱导PGPRs趋化性和生物膜形成。将SeNPs处理的土壤微生物组移植到种植玉米的无菌土壤中，观察到较高剂量SeNPs处理后，植物的茎干重、根干重和叶面积更大，并且这种植物性能的提高是通过SeNPs招募有益芽孢杆菌来实现的。

利用根际硒细菌构建合成微生物群落（SynComs），探索硒菌在植物-微生物系统中介导SeNPs高效合成机制，发现硒细菌不是通过相互作用来影响SynComs形成SeNPs，而是通过植物根系分泌物，具体：B. albus ZY519，作为核心细菌刺激植物根部代谢重编程，从而特异性上调根际硒细菌对SeNPs的生物合成。

研究者继续探讨ZY519具体通过什么来诱导植物根部代谢重编程。通过非靶代谢组发现芽孢杆菌产生的信号代谢物是组胺。并通过体外测定添加组胺刺激的根分泌物后SeNPs形成率，以及构建了组胺生物合成基因组氨酸脱羧酶（hdc）缺失以及增强菌株，证明组胺作为植物-微生物相互作用中初级跨界信号，介导根际含硒细菌有效生物合成SeNPs。

研究者进一步探究植物根部是通过什么物质来调控硒细菌有效生物合成SeNPs。通过植物根系分泌物代谢组研究发现对香豆酸和衍生物在组胺处理和ZY519接种组中丰度较高，且根据 Mantel test发现对香豆酸及其衍生物的相对丰度与代表性菌株SeNPs形成率显着相关。然后也通过对体外SeNPs生物合成效率的影响，以及构建芽孢杆菌突变体等证实对香豆酸可作为次级跨界信号刺激根际硒细菌有效生物合成SeNPs。

最后研究根际硒细菌如何上调SeNPs生物合成以响应对香豆酸信号的机制。由于ZY71（假单胞菌）与其他代表性菌株相比，其由对香豆酸诱导的SeNPs形成率更高，因此重点关注假单胞菌。 转录数据显示对香豆酸改变了假单胞菌的转录谱，找到了核心基因rpoS，并通过rpoS敲除等验证其是正调节硒细菌中SeNPs生物合成的关键基因，以响应植物来源的对香豆酸。结果表明，根分泌物对香豆酸介导假单胞菌以rpoS依赖的方式有效生物合成SeNPs。 

本文通过根际土壤微生物组，细菌代谢组，植物根际分泌物代谢组，细菌转录组，揭示了根际硒细菌合成硒纳米颗粒（SeNPs）过程中，特定微生物与植物代谢产物间复杂的跨界信号传递机制。