植物根系分泌物可以重塑根际微生物群，有利于植物的生长和健康。由根际微生物生物合成的纳米颗粒是否在植物微生物组操纵中发挥类似的作用仍然是谜。
2024年11月18日，西北农林科技大学资源环境学院来航线教授团队在 Cell 子刊 Cell Host & Microbe 上发表了题为：Harnessing biosynthesized selenium nanoparticles for recruitment of beneficial soil microbes to plant roots 的研究论文。
该研究利用微生物合成的硒纳米颗粒（SeNP）招募有益宿主的土壤微生物到植物根系的新机制，为植物微生物组的定向操纵提供了可能性和新思路。
在这项最新研究中，研究团队从玉米根系相关的硒细菌（selenobacteria）中收集了由其合成的硒纳米颗粒（SeNP）。
体外和土壤试验表明，硒纳米颗粒（SeNP）以剂量依赖性方式招募植物生长促进细菌（例如芽孢杆菌），从而增强植物性能。研究团队还通过多组学分析揭示了由硒细菌介导SeNP高效生物合成的跨领域信号级联。
具体来说，玉米的根系感知来自芽孢杆菌的组胺信号，从而刺激植物通过根系渗出产生对香豆酸（p-coumarate）。硒细菌（例如假单胞菌ZY71）中的rpoS基因响应对香豆酸信号并正向调节SeNP的生物合成。
植物根际硒细菌产生的硒纳米颗粒（SeNP）招募对宿主有益的微生物； 跨界信号（Cross-kingdom signals）介导硒纳米颗粒的高效生物合成； 芽孢杆菌的组胺和植物的对香豆酸分别是主要和次要信号； 对香豆酸上调RpoS促进硒细菌中硒纳米颗粒的形成。
总的来说，该研究展示了一种通过微生物合成的纳米颗粒招募有益宿主的土壤微生物的新机制，为植物微生物组的定向操纵提供了可能性和新思路。
西北农林科技大学博士研究生孙晨瑜、硕士研究生孙斌和西北大学青年教师陈林为论文共同第一作者，来航线教授为论文通讯作者。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-host-microbe/abstract/S1931-3128(24)00401-3