近年來，微生物群 - 主要由細菌和真菌組成的微生物群落，存在于所有真核生物(包括人類，動物和植物)中 - 由于其對真核宿主的健康和生長的貢獻而成為焦點。

具體來說，生長在土壤中的植物的根系微生物群已被證明對植物礦物質(zhì)營養(yǎng)、防止植物病原體和耐受干旱等非生物脅迫很重要。定義建立這些微生物群落的規(guī)則是控制微生物群干預的關鍵，以增強其對植物宿主的有益服務。研究人員已經(jīng)確定了影響根部微生物群建立的植物和環(huán)境信號，但微生物 - 微生物競爭在這一過程中的重要性仍然難以捉摸。

1928年，亞歷山大·弗萊明(Alexander Fleming)報道了抗生素介導的兩種微生物在實驗室條件下的抑制作用，從而可以識別青霉素，對現(xiàn)代醫(yī)學產(chǎn)生破壞性后果。同樣，對于一些土壤和根相關微生物，具有抑制活性的分子的產(chǎn)生是眾所周知的，以控制微生物植物病原體。

在這項發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上的研究中，研究人員使用了從鼠耳水芹擬南芥根部分離出的大量細菌，并研究了它們產(chǎn)生具有抑制活性的分子的能力。這導致鑒定出一種稱為蕓苔假單胞菌的細菌，它對根微生物群中的許多其他細菌具有異常高的抑制活性。

科學家們發(fā)現(xiàn)，這種活動主要是由兩個分子介導的，它們協(xié)同作用以阻止微生物競爭對手。第一個分子是一種抗菌劑，稱為2，4-二乙酰根三酚，而第二個分子清除必需的微量營養(yǎng)素鐵，從而從細菌競爭對手那里竊取它。

然后，研究人員使用P. brassicacaearum突變體來阻止這兩種分子的產(chǎn)生，并測試它們是否與細菌競爭對手存在的根定植有關。為了驗證這一假設，他們在存在P. brassicacearum突變體或野生型菌株的情況下，用簡化的細菌群落重新填充無菌小鼠耳水芹的根部。國際團隊能夠證明，這兩種天然化學物質(zhì) - 由單個細菌產(chǎn)生 - 不僅影響根微生物群的結(jié)構(gòu)組織，而且還使P. brassicacacarum在定植和支配根生態(tài)位方面具有優(yōu)勢。

這項工作支持細菌之間的化學戰(zhàn)對于成功宿主定植的重要性。這些結(jié)論對農(nóng)業(yè)生物制劑的發(fā)展也有影響，因為它們預測在簡化的實驗室環(huán)境中觀察到的抑制活性可以在田間條件下擴大規(guī)模。這是開發(fā)更可持續(xù)的作物保護技術(shù)和了解植物微生物群內(nèi)部運作的基石。

“了解自然界中的微生物如何利用天然化合物化學來塑造微生物聯(lián)盟，為其植物宿主提供有益的服務，真是令人驚訝，”項目負責人Paul Schulze-Lefert說。