Take home message

（1）植物根际（根系周围的土壤区域）的微生物组中，可能存在能帮助植物抵抗胁迫（如干旱）的有益微生物。但是，我们还不清楚到底是什么因素在影响这些有益微生物被“招募”到根际。

（2）在温室里用曾经种过柳枝稷（一种耐旱能源草）和菜豆（一种常见作物）的田间土壤做实验。重点考察短期的、不同程度的干旱如何影响那些活跃的（而不是休眠或死亡的）根际细菌成员的招募。

（3）对干旱的响应模式相似： 尽管柳枝稷和菜豆有各自独特的细菌群落，但当干旱来临时，它们的群落变化模式是相似的（比如某些菌群都增加，某些都减少）

（4） 有柳枝稷生长的土壤，其根际的化学环境（代谢物组成）和没有植物生长的裸土是完全不同的。但土壤中那些活跃的细菌种类和结构却保持稳定，没有发生显著变化。【说明驱动柳枝稷根际菌群结构的主要力量不是植物本身】

Disentangling plant- and environment-mediated drivers of active rhizosphere bacterial community dynamics during short-term drought 短期干旱期间植物和环境介导的活跃根际细菌群落动态的驱动因素

摘要

（1）Mitigating the effects of climate stress on crops is important for global food security. The microbiome associated with plant roots, the rhizobiome, can harbor beneficial microbes that alleviate stress, but the factors influencing their recruitment are unclear减轻气候压力对农作物的影响对全球粮食安全非常重要。与植物根系相关的微生物群——根际微生物，可以容纳减轻压力的有益微生物，但影响它们补充的因素尚不清楚 .

（2）We conducted a greenhouse experiment using field soil with a legacy of growing switchgrass and common bean to investigate the impact of short-term drought severity on the recruitment of active bacterial rhizobiome members. 我们用种植柳枝稷和菜豆的土壤进行了温室实验，研究短期干旱对活跃根际微生物成员补充的影响。

（3）We applied 16S rRNA and 16S rRNA gene sequencing for both crops and metabolite profiling for switchgrass. We included planted and unplanted conditions to distinguish environment- versus plant-mediated rhizobiome drivers. 我们将16S rRNA和16S rRNA基因测序应用于作物和柳枝稷的代谢物分析。我们包括种植和非种植条件，以区分环境和植物介导的根际微生物驱动因子。  

（4）Differences in community structure were observed between crops and between drought and watered and planted and unplanted treatments within crops. Despite crop-specific communities, drought rhizobiome dynamics were similar across the two crops 观察到作物之间以及作物内干旱和浇水以及种植和未种植处理之间的群落结构差异。尽管有作物特定的群落，两种作物的干旱根际微生物动力学是相似的

（5） The presence of a plant more strongly explained the rhizobiome variation in bean (17%) than in switchgrass (3%), with a small effect of plant mediation during drought observed only for the bean rhizobiome 与柳枝稷(3%)相比，植物的存在更有力地解释了豆类(17%)中根际微生物的变异，在干旱期间植物的调节作用很小，仅在豆类根际微生物中观察到.

（6）The switchgrass rhizobiome was stable despite changes in rhizosphere metabolite profiles between planted and unplanted treatments. We conclude that rhizobiome responses to short-term drought are crop-specific, with possible decoupling of plant exudation from rhizobiome responses. 尽管种植和非种植处理之间的根际代谢谱发生了变化，但柳枝稷根际微生物是稳定的。我们的结论是，根际微生物对短期干旱的反应是作物特异性的，植物分泌可能与根际微生物反应分离。

（7）Results 结果

（8）Overview 

两种作物，两种土壤：Switchgrass soil: 使用具有种植柳枝稷历史的土壤。Bean soil: 使用具有种植菜豆历史的土壤。（这表明实验尊重了植物的“土壤记忆”或“驯化历史”，使结果更真实。）两种水分处理：Drought: 干旱处理组。Watered: 正常浇水对照组（维持土壤湿度）。通过设置对照组，可以清晰地将干旱效应与自然生长变化分离开。关键时间点：Day 0: 实验的起点，也是“Pre-drought”采样点。此时所有植株都水分充足，为后续变化提供了基线数据。Day 2 到 Day 6: 干旱处理组开始经历持续加剧的干旱胁迫。这段时间是观测根际菌群和植物生理动态变化的关键窗口。不同的生长阶段：柳枝稷: 在开始处理前已经生长了约60天，接近开花期。这表明实验是在成熟的、生长旺盛的植株上进行的。菜豆: 在开始处理前只生长了约10天，处于营养生长阶段（第一片三叶展开）。这表明实验是在年轻的、快速生长的植株上进行的。重要性： 这解释了为什么两种作物的实验周期不同，因为它们有着截然不同的生长速度。实验设计是根据作物自身的生理节奏定制的，这使得结果更具生物学意义。

（9）Efficacy of the short-term drought treatment 短期干旱处理的功效

  植物生理和土壤学测量结果，用于验证和量化实验中干旱处理的实际效果。子图 A：土壤重力含水量，测量对象： 种植了菜豆和柳枝稷的土壤，以及未种植的裸土。测量内容： 土壤重力含水量。这是衡量土壤中水分多少最直接、最标准的方法，通过测量土壤在烘干前后重量变化来计算。子图 B：地上部生物量，测量对象： 菜豆和柳枝稷的地上部分（茎、叶等）。测量内容： 地上部生物量。这是衡量植物生长状况和健康状况的核心指标。

（10） Metabolome responses of drought for switchgrass 柳枝稷对干旱的代谢组响应

  通过偏最小二乘判别分析（PLS-DA） 模型找出的、最能区分不同柳枝稷土壤样本（种植/未种植、干旱/浇水等）的前15个重要代谢物特征。解读方式： 图中的每一个横条代表一个代谢物特征，条越长，说明它越重要。

（11） No detection of relative changes in rhizobiome size over time 没有检测到根际微生物大小随时间的相对变化

（12） Rhizobiome sequencing summary: total and active bacteria communities根际微生物测序总结:总细菌群落和活性细菌群落

（13）Bean and switchgrass had distinct active rhizobiomes 豆类和柳枝稷具有明显的活性根际微生物

Beta diversity showing differences in active bacterial rhizobiome communities across bean and switchgrass, and treatments within each crop. β多样性显示豆类和柳枝稷中活性细菌群落的差异，以及每种作物内的处理

（14） Addressing hypothesis 1: Active rhizobiomes respond to drought and change progressively with drought severity 假设1:活性根际微生物对干旱有反应，并随着干旱的严重程度而逐渐变化

（15） Addressing hypothesis 2: The plant mediates the responses of the active rhizobiome members to drought 假设2:植物调节活性根际微生物成员对干旱的反应

 图5:与干旱实验的每个处理的豆类作物相关的活性指示分类群，以及在种植豆的干旱处理中观察到的最丰富的指示分类群的活性动态。 展示了在菜豆根际中，哪些特定的细菌类群在干旱胁迫下被“激活”并成为指示物种。我们来详细解读每个子图。（这张图的核心是研究 “活跃的” 分类群，即通过RNA测序检测到的、正在执行功能的细菌。）子图 A：韦恩图 - 不同条件下的指示物种。“Drought & planted” （干旱 & 种植）这个组有87个独有的指示物种。这些物种既不在浇水条件下出现，也不在无植物的干旱土壤中出现。子图 B：热图 - 干旱下指示物种的活性动态，展示内容： 这87个在“干旱 & 种植”条件下特有的指示物种中，最丰富的前50个在不同采样时间点（从第0天到第6天）的相对活性（丰度）动态。

追踪在实验过程中，菜豆根际里最丰富的几类活跃细菌，其相对丰度如何随时间以及在不同处理下发生变化。当干旱来临时，菜豆根际中占主导地位的“核心”细菌群体，是保持不变，还是发生了剧烈的更替？

Mitigating the effects of climate stress