Deciphering Conserved Rhizosphere Metabolite–Microbiome Interactions for Crop Drought Resistance

根际 生物 微生物群 作物 耐旱性 高粱 农学 非生物成分 植物 非生物胁迫 土壤微生物学 土壤水分 适应(眼睛) 基因组 营养物 生态学
作者
Guoqing Niu,Weiye Liu,Tianjiao Zhang,Jie Ma,Xiaohang Yuan,Penghao Xie,Shengdie Yang,Zhexu Ding,Jing Fang,Jianguo Zeng,Tao Wen,Qirong Shen,Jun Jie Yuan
出处
期刊:Global Change Biology [Wiley]
卷期号:31 (12): e70652-e70652 被引量:19
标识
DOI:10.1111/gcb.70652
摘要

Drought stress is a major threat to global food security. It remains uncertain whether conserved drought-responsive microbes can be recruited by different crop species to help their adaptation to drought and how this recruitment occurs. Herein, we identified drought-responsive rhizosphere microbial genera conserved across multiple crop species under drought stress and elucidated their in situ regulatory mechanisms. Integrated amplicon sequencing of rhizosphere microbiomes from 26 crop species indicated 6 core genera (Streptomyces, Glycomyces, Inquilinus, Amycolatopsis, Acinetobacter, and Promicromonospora) consistently enriched under drought. Soil conditioning with 46 shared rhizosphere metabolites among multiple crops demonstrated that trehalose, myo-inositol, and phenylalanine synergistically enrich the six genera. The soil microbiome conditioned with three compounds significantly increased root length and leaf water content when evaluated in greenhouse trials (tomato, cucumber, and watermelon) and sorghum field studies. Furthermore, the conditioned soil microbiome exhibited enrichment in pathways related to energy supply, protective compound synthesis, and plant interaction signaling, driven by six core genera. Pure culture experiments revealed a potential cross-phylum interaction; that is, Streptomyces could synthesize phenylalanine to recruit Acinetobacter. Our findings reveal a potential conserved rhizosphere metabolite-microbiome interactions across multiple crops, offering a talent pathway to steer soil microbiome for drought resistance.
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