微生物在许多宿主生物中发挥着重要作用。想要了解从根际土壤到植物冠层不同生态位的微生物变化，必须更好地了解微生物组成和功能。今天分享1篇有关杨树的微生物组相关的文章“The Populus holobiont: dissecting the effects of plant niches and genotype on the microbiome”。发表在microbiome上。

The Populus holobiont: dissecting the effects of plant niches and genotype on the microbiome

=====实验设计=====

这个paper中选用杨树作为研究对象，探索再相同环境条件下从土壤到根冠，美洲黑杨和毛果杨杂交种间的微生物群落情况，同时对不同生态位（叶际、茎、根、土壤）样本中的微生物群落进行对比。

Figure S1 Table S1

=========结果==========

结果1：不同生长环境和基因型的微生物群落组成变化

四个生态位的细菌和真菌群落具有显著的差异（图1和表1）。基因型以及基因型和生态位的互作也影响微生物的群落构成。

图1 表1

四个生态位中，土壤细菌微生物的α多样性最大，叶际最低（图2）。茎和根的细菌微生物群落具有相似的α多样性（p = 0.25)。茎中的真菌的α多样性大于叶际或根（p ≤ 0.01），而土壤中真菌的α多样性也大于根。杨树不同基因型之间的细菌群落没有显著差异，但是真菌之间存在显著差异。

图2

对于每一个生态位，二级生态位对于群落的影响大于基因型或者基因型与生态位的互作（图3和表2），真菌除外。在叶际真菌群落中，基因型对于群落的影响大于生态位（表2）。此外，在叶际、根和土壤微生物群落中，生态位对于细菌的影响大于真菌；而茎中，则是相反的，生态位对于真菌的影响更大。对于相同的生态位来说，基因型对于细菌和真菌的解释率是相似的，除了叶际。在二级的生态位之间，细菌的多样性也存在显著的差异，但是基因型之间没有差异（附表S5-S8）。除了根之外，真菌在二级生态位之间也存在显著的差异。在叶际、茎和根的真菌群落中，与杂交品种相比，美洲黑杨具有更大的多样性（图2）。

图3 表2

结果2：门水平生态位和基因型的差异

在这个研究中检测到21个显著细菌门类以及变形菌门（附表12）。其中，20个主要的细菌门在不同的生态位之间有明显的差异（图3）。梭菌属是唯一在这些生态位中没有差异的主要门类。泉古菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌、AD3和WS3在土壤中丰度高于根、茎和叶。泉古菌门在所有的生态位中存在显著的差异。泉古菌门在叶片中具有0.3％的相对丰度，在茎中具有0.1％的相对丰度，在根中具有0.2％的丰度，在土壤中具有3.0％的相对丰度。绿弯菌门、浮霉菌门、疣微菌门和δ-变形菌在土壤中具有最大相对丰度，在根中的丰度高于茎和叶。芽单胞菌门在土壤中的含量最高，根中的相对丰度则高于茎部。 与叶际和土壤相比，拟杆菌门在根和茎中的丰度最高，而与所有生态位相比，TM7在根中的丰度最高。 放线菌和Armatimnadetes在土壤、根和茎中的丰度高于在叶中的丰度，而TM6在土壤、根和叶中的丰度大于在茎中的丰度.。FBP在茎中的丰度最高。α蛋白菌在茎中的丰度也最高。与根和土壤相比，叶片富含α-变形菌；与土壤相比，叶中富含β-变形菌。土壤和根中的β-变形杆菌比叶或茎中的含量丰富。与茎相比，叶片富含β-变形杆菌。γ-变形杆菌在根和叶中比在土壤和茎中丰富。放线菌在美洲黑杨相关的组织中更丰富，而TM7在杂交种中更丰富。
同时，在本研究中鉴定到了六种真菌门类（图4）。担子菌门、壶菌门和球囊菌门在茎中最为丰富。子囊菌在叶片中最丰富，在土壤中含量最低。而Rozellomycota和前Zygomycota在土壤中最丰富。对于真菌门水平，基因型之间没有显著的丰度差异。

表4

结果3：不同基因型的功能性真菌群落和OTU差异分析

不同的基因型，在几个功能群落相对风度显著差异。在土壤中，有一个功能呢团在不同基因型之间有差异。和美洲黑杨相比，土壤腐生菌在杂种基因型中具有更高的相对丰度，但是平均风度较低。在根中，未定义的病原体相对丰度在杂交种较高。在茎中，一些低丰度的功能菌，比如动物病原体和真菌寄生虫等，在杂交种中相对丰度较高。叶际中，则含有较高的动物病原体和内生菌以及未定义的病原体，他们在美洲黑杨中比例较高。有趣的是，叶际中的植物病原菌在不同基因型之间没有差异。

在细菌和真菌中鉴定到了几个OTU，他们在不同的生态位和基因型之间有明显的差异（表3）。有4种OTU在叶际显著富集，尤其是假单胞菌属和与子囊菌门相似度最高的OTU。比对结果显示这些子囊菌门属于Marsonina brunea。茎中也发现了一些特异的真菌，比如Chytridiomycota，比对之后属于单细胞藻类，因此这种OTU可能是一种污染物。叶际中两个真菌OTU（OTU 2，14988）标志物，同时也是杂交种在所有生态位的特异OTU。在叶际中，几个真菌OTU是杂交种的特异OTU，比对之后属于Marsonina brunea。此外，还有一株真菌OTU，Telletiopsis washingtonensis，在美洲黑杨中特异富集。在茎中，两种细菌OTU：扁平弯杆菌和银纹Elsinoe，在杂交种中特异富集。斑枯病和黑斑病（常见的杨树病原体）的相对丰度在生态位和基因型上均有不同（图5）。

表3 图5