欧洲科学家讨论植物微生物研究的未来方向
专家认为,具有多样化微生物共生的多样化作物可为人与动物提供有益健康的多样化饮食,并有益于粮食生产系统的适应性。对植物微生物群落/植物微生物区系的定义,应包括所有与植物相关的微生物,也包括人/动物/植物病原体。专家明确建议将至少部分生命期生活在受植物影响的环境(如根际、根系内生菌、叶际微生物)中的所有微生物(包括真菌、细菌、古生菌、病毒、原生生物)都纳入植物微生物区系,并对植物微生物未来应开展的研究方向提出了以下建议。
1、将当前植物与微生物的相关关系研究(如微生物种类与特定植物性状或功能的相关性)深入到因果关系的研究上。需要进一步研究以下主题:微生物区系的功能和各种微生物间的相互作用,如信号交换;植物对微生物区系的响应;微生物区系的功能,包括微生物区系对植物氮、磷营养的作用;微生物区系与植物性状之间的关系。此外,还有两个研究方向将日益重要:植物微生物区系表观遗传学的作用;微生物中可转移的遗传成分,如质粒和转座子等。
2、需要研究生态系统-植物-微生物区系系统的复杂性,需要开展多学科研究以在多营养层面了解微生物区系的生态学和功能。
3、需要研究植物体内与微生物群落互作的机制,如识别能响应特定微生物的植物遗传标记以开辟植物育种新方向。
4、在选择研究用的模式作物上,建议将大麦作为谷物和单子叶植物的模式作物,马铃薯作为双子叶植物的模式作物,番茄作为蔬菜的模式作物,豌豆作为豆类的模式作物,草莓作为水果的模式作物。
5、竞争前研究[2]应首先确定基于微生物群落的植物健康和适应性指标,定义“健康的微生物区系”,确定“核心微生物区系”或“微生物区系中的关键物种”是否与植物健康相关。
6、需要开展更多的工作来研究具有生物活性的植物代谢物与动物和人类微生物区系间的互作,及这种互作对动物或人类健康的影响。包括:鉴定具有潜在健康益处的结肠代谢衍生物;植物代谢物在动物/人类微生物区系调节中的作用。
7、研究植物中定殖的人类或动物病原体的生态学以保障食品安全。
8、建议建立植物微生物区系的研究标准,包括建立生物复制最低数量、采样方法、样品处理方法、元数据记录方法、分析过程和生物信息学分析方法的标准。
此外,专家还提出了一系列其他方面的建议,包括:①建立欧洲的(植物)微生物组数据库。②在欧洲建立植物微生物研究基础设施,如欧洲微生物技术中心,整合各种微生物研究,联合各种类型的微生物组数据,且并不限于植物微生物。③开展国际合作,共享数据库和保藏的菌种,以及实验、协议、标准化程序和测试环境。④与当地利益相关方就相关研究和应用进行早期、广泛的沟通。⑤加强植物微生物学教育培养人才。⑥改善微生物产品的监管,以充分利用植物微生物区系的潜在益处。⑦登记针对可消除害虫和病原体的生防产品时,应关注安全性和效果,对于非病原体微生物,可以采用快速程序。⑧在欧洲对生物肥料进行统一监管规定。 (邢颖)