1棵树里,活着超1000000000000个微生物

作者: 李木子

来源: 中国科学报

发布日期: 2024-07-27 20:04:50

一项研究发现,平均每棵树干内生活着超过1万亿个真菌、细菌和其他微生物,这些微生物组成了针对各个树种的独特群落,可能为保护树木带来新方法。

树木是各种生命的家园。一项迄今最全面的调查发现,平均每棵树干内生活着超过1万亿个真菌、细菌和其他微生物,它们组成了针对各个树种的独特群落。未参与该研究的西班牙国家研究委员会微生物学家Jesús Mercado Blanco表示,其中一些微生物可能是益生菌的候选者,它们可以抵御或杀死病原体。因此,这项研究可能为保护世界各地的脆弱树木带来新方法。微生物是植物生命的重要组成部分。

例如,土壤中的真菌可以帮助植物根系获得水分和养分;叶子上的有益细菌和真菌可以防止有害真菌或细菌的感染。但人们对生活在健康树木中的微生物知之甚少。在这项新研究中,美国耶鲁大学博士生Jonathan Gewirtzman与该校另一位专门研究分子生物学的博士生Wyatt Arnold合作,在美国康涅狄格州的一片研究林分析了15个常见树种,包括橡树、枫树和松树。

他们从158棵树的树干上取下了比铅笔还细的木材样本,又从每棵树周围采集了土壤样本。在从木材和土壤中提取DNA后,他们将遗传物质送到实验室,对关键标记基因16s和ITS进行了测序。Arnold将这些数据与已知微生物的序列进行了比对。为了粗略估计一棵典型树木内原核微生物的数量,他们从树干中1克木材的丰度入手,再乘以一棵5吨重的树的重量,最终得出了1万亿个原核生物的结果。

这一结果并不包括真菌——后者是真核生物,其丰度无法从遗传数据中可靠地计算出来。正如各种动物有自己独特的微生物群落一样,这15个树种也有独特的群落。例如,枫树中有更多吃糖的微生物,后者可能以甜树液为食。与此同时,已知能抵抗腐烂的树种(如东部铁杉)的微生物丰度最低。整个森林也有一个广泛的模式。无论什么树种,微生物群落似乎都在不同的组织中提供专门服务。

例如,致密的芯材往往比周围的树干含氧量更少,但有更丰富的产甲烷细菌。相比之下,边材中的细菌能够适应高浓度的氧气。Gewirtzman说,这项研究提出的问题比回答的问题多。一个谜题是生活在木头里的微生物的起源。最明显的来源是土壤,因为土壤富含细菌、古细菌和真菌。但在研究小组研究的一些树种中,只有3%的树木微生物多样性与其生长的土壤中的微生物重叠。

最终,研究人员需要找到调整树木微生物组的方法,以帮助树木免受病原体的侵害。美国佛罗里达大学植物病理学家Samuel Martins说,这需要更多地了解生活在树木中的微生物的功能,这是一个挑战,因为很少有微生物可以在培养皿中生长。他说,这项新研究可以帮助回答关于植物中微生物的两个基本问题:“谁在那里?它们在做什么?”

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