科学网—研究表明树木内部生长着超大量微生物
精选
已有 5144 次阅读
2024-7-20 06:19
| 系统分类: 海外观察
研究表明树木内部生长着超大量微生物
这不仅是关于植物微生物群的研究消息，也可能为动物和人类健康提供重要信息，也支持我们需要亲近大自然，保护大自然的必要性。每个大树都是一个生态网络，其中微生物是这个生态网络中的最重要最基本的一个环节。设想一下，也许将来能把一个树苗带到某个合适的星球，就可以依靠进化获得地球一样的生态系统。
普通树木内部的木材看似贫瘠，但实际上是极其多样生命体的家园。根据迄今为止最全面的调查，平均树干内生活着超过 1万亿个真菌、细菌和其他微生物，这些微生物形成了针对各种树种的独特群落。
西班牙国家研究委员会的微生物学家 Jesús Mercado-Blanco表示，其中一些微生物可能成为益生菌候选物，用以抵御或杀死病原体。他说，因此这项研究——作为预印本发布在bioRxiv上——可能导致保护全世界易受伤害的树木的新方法。
微生物是植物生活的重要组成部分 。例如，土壤中的真菌帮助根系获取水分和养分，叶子上的有益细菌和真菌可以防止有害真菌或细菌感染。但是 关于健康木材内部生活的微生物知之甚少 ，而这些木材构成了巨大的生物量。地球上估计有 10万亿棵树含有450亿吨碳，远超动物中发现的20亿吨。
因此在这项新研究中，耶鲁大学博士生 Jonathan Gewirtzman与另一位专攻分子生物学的耶鲁博士生Wyatt Arnold合作。这对搭档前往康涅狄格州的一个研究森林，研究了包括橡树、枫树和松树在内的15种常见树种。他们从158棵树的树干中取出了比铅笔还细的木芯样本。他们还从每棵树周围取了土壤样本。提取了木材和土壤中的DNA后，他们将遗传物质送往实验室，对称为16S和ITS的关键标记基因进行测序。Arnold将那些数据与已知类型的微生物序列进行了匹配。
为了粗略估计典型树木内部原核微生物（细菌和古菌，它们外观相似但有不同的进化史）的数量， Gewirtzman和Arnold从核心木1克中的丰富度开始计算。通过将其乘以5吨重的树木重量，他们得出了1万亿原核生物的结论。（这不包括真菌，它们是真核生物，其丰富度无法从遗传数据中可靠地计算出。）这听起来可能很多，但人类消化道中的原核细胞大约是树干的38倍。
正如各种动物根据它们所吃的东西拥有自己独特的微生物组一样，这 15种树种的木材中也生活着独特的群落。例如，枫树有很多可能以甜味树液为食的糖类特化者，而这种树液是制作枫糖浆的原料。与此同时，众所周知能抵抗腐烂的树种，如东方铁杉，微生物的丰富度最低。
整个森林也存在一种广泛的模式。不管树种如何，微生物群落似乎专门适应生活在不同组织中的生活。例如，密集的心材通常比周围的边材含氧量更少，有更多的产甲烷菌，这些细菌产生甲烷。相比之下，边材有适应在更高浓度氧气中生活的细菌。
这种模式之前已在单一树种的研究中被识别出来。但由于新研究将分析扩展到了 15种常见树种，Gewirtzman表示它开始提供了活树木材典型微生物组的图景。“这是向前迈出的重要一步，”华盛顿大学的植物微生物学家Sharon Lafferty Doty同意这一观点。
Gewirtzman说，这项研究提出的问题比它回答的还要多。一个谜题是木材中生活的微生物的起源。显而易见的来源是土壤，因为这里富含细菌、古菌和真菌。但在团队研究的有些树种中，木材中的微生物多样性与它生长的泥土中的微生物多样性重叠度低至3%。
最终，研究人员可能会找到调整树木微生物组以帮助它们抵御病原体的方法。佛罗里达大学的植物病理学家 Samuel Martins说，这需要更多地了解木材中生活的微生物的功能，这是一个挑战，因为很少有微生物能在培养皿中生长。他说，这项新研究通过回答关于生活在植物中的微生物的两个基本问题：“谁在那里，它们在做什么？”来提供帮助。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自孙学军科学网博客。 链接地址： https://blog.sciencenet.cn/blog-41174-1443023.html
上一篇： GLP-1的益处远不是减肥 下一篇： SHINE技术公司的核聚变技术商业化之路