一个国际研究小组的一项新研究表明，有益于植物的细菌被认为是农作物和其他生态系统的关键贡献者，但气候变化可能会减少它们的数量。他们的研究结果发表在《自然食品》杂志上。

宾夕法尼亚州立大学植物科学教授弗朗西斯科·迪尼-安德雷奥特(Francisco Dini-Andreote)参与了这项合作，他们从全球收集的土壤中描述了植物有益细菌(PBB)的丰度和分布。然后，研究人员模拟了这些微生物群落在下个世纪如何受到依赖化石燃料的气候变化的影响。

利用地球微生物组项目的现有数据，研究人员确定了可能为植物提供服务的微生物，如生物控制或限制病原体的影响，促进植物生长和抗逆性。这些服务意味着这些细菌是主要生产食物的生产性农业生态系统的关键组成部分。

迪尼-安德烈奥特说:“植物的根、叶和茎上都有各种各样的微生物。”“这些与植物相关的微生物群代表了植物代谢能力的延伸——通常被称为‘植物的第二基因组’。”

这一概念与全基因组概念相呼应，全基因组概念考虑生物体及其相关微生物组所包含的全部基因集，以推断生物体的健康和进化。根据这组科学家的说法，描述PBB的生物地理特征为理解控制全球微生物群落模式的变量和预测它们在快速变化的世界中的未来奠定了基础。

他们的分析揭示了PBB多样性的几个趋势，包括低纬度地区的多样性和丰富度水平较高，北美和非洲的浓度最高。共鉴定属396个，属级高于种级。这组科学家发现，当地的环境变量——尤其是气候——是PBB群落组成的强有力的预测因子，可能对PBB的分布产生强烈的影响。这表明气候会影响细菌的种类和比例。

为了研究PBB的丰度和分布在下个世纪可能发生的变化，研究人员根据政府间气候变化专门委员会的预测，模拟了几种气候情景。在化石燃料发展情景下，假设到2075年温室气体排放量增加两倍，该模型预测，在全球80%的地区，与生物防治和抗逆性相关的多氯联苯将下降0.60%，而在可持续发展情景下，这一数字为0.07%。在所有情景下，预计中纬度地区的PBB将稳步下降，而极地和赤道地区的PBB预计将增加。

Dini-Andreote指出，像这样的预测研究具有广泛的影响力，但他警告说，模型是有限的，必须经过实验验证。例如，在受控环境中，植物-土壤系统可以暴露在变暖或干旱的条件下，之后研究人员可以根据PBB群落相对于控制的影响和适应来评估变化。换句话说，需要进行实验，以了解在与气候有关的压力下多氯联苯将如何受到影响，以及多氯联苯下降的程度将对植物健康产生重大影响。

除了为社区生态学研究提供信息外，研究人员说，他们希望激发农业创新和应用，以提高粮食安全。但这些创新不太可能包括土壤益生菌来恢复减少的PBB。迪尼-安德烈奥特说，这种生物接种剂通常有几个缺点，比如需要持续使用。此外，只有一小部分，约5%至10%的土壤微生物可以培养，这限制了全谱益生菌的发展。

迪尼-安德烈奥特提供了另一种选择。

迪尼-安德雷奥特说:“通过加深我们对这些独特的多氯苯酚是如何与植物一起生存的理解，例如在植物根际中，我们可以制定策略来设计作物，生产出喂养这些有益微生物的化合物。”

研究人员认为，通过这种方法，植物可以在不需要外部益生菌输入的情况下招募有益细菌。迪尼-安德雷奥特说，像这样的应用的潜在影响是未知的，但强调了探索微生物组快速发展前沿的重要性。

“我们希望这篇论文能成为对多溴联苯进行更多实证研究的催化剂，”迪尼-安德烈奥特说。

Seth Bordenstein是One Health微生物组中心的主任，也是生物学和昆虫学教授，他是微生物组科学多萝西·福尔·哈克和j·劳埃德·哈克的教授，他赞同这种观点并赞扬了这项工作。

博登斯坦说:“这项备受瞩目的研究证明了迪尼-安德雷奥特博士在‘同一个健康’背景下对植物-微生物相互作用的有影响力的原创研究，涵盖了土壤、植物和人类健康。”“他对植物全基因组研究以及与全球环境和地理数据整合的愿景不仅推动了教科书水平的知识，而且还对有证据支持的可持续性挑战提出了警告。”