Plant flavones enrich rhizosphere Oxalobacteraceae to improve maize performance under nitrogen deprivation

根际 生物 微生物 植物根 微生物群 植物 营养物 农学 细菌 生态学 园艺 遗传学 生物信息学
作者
Peng Yu,Xiaoming He,Marcel Baer,Stien Beirinckx,Tian Tian,Yudelsy Antonia Tandrón Moya,Xuechen Zhang,Marion Deichmann,Felix P. Frey,Verena Bresgen,Chunjian Li,Bahar S. Razavi,Gabriel Schaaf,Nicolaus von Wirén,Zhen Su,Marcel Bucher,Kenichi Tsuda,Sofie Goormachtig,Xinping Chen,Frank Hochholdinger
出处
期刊:Nature plants [Nature Portfolio]
卷期号:7 (4): 481-499 被引量:393
标识
DOI:10.1038/s41477-021-00897-y
摘要

Beneficial interactions between plant roots and rhizosphere microorganisms are pivotal for plant fitness. Nevertheless, the molecular mechanisms controlling the feedback between root architecture and microbial community structure remain elusive in maize. Here, we demonstrate that transcriptomic gradients along the longitudinal root axis associate with specific shifts in rhizosphere microbial diversity. Moreover, we have established that root-derived flavones predominantly promote the enrichment of bacteria of the taxa Oxalobacteraceae in the rhizosphere, which in turn promote maize growth and nitrogen acquisition. Genetic experiments demonstrate that LRT1-mediated lateral root development coordinates the interactions of the root system with flavone-dependent Oxalobacteraceae under nitrogen deprivation. In summary, these experiments reveal the genetic basis of the reciprocal interactions between root architecture and the composition and diversity of specific microbial taxa in the rhizosphere resulting in improved plant performance. These findings may open new avenues towards the breeding of high-yielding and nutrient-efficient crops by exploiting their interaction with beneficial soil microorganisms.
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