（0）QTL 的全称是 Quantitative Trait Locus。数量性状基因座 或 数量性状位点。数量性状：指那些呈现连续变化、不能用简单的“有/无”或“高/矮”来分类，而需要用数字来度量的性状（例如，身高不是只有“高”和“矮”，而是从矮到高有一个连续的分布）。基因座：指基因在染色体上的特定位置。QTL就是一个被定位在染色体特定区域的、对某个数量性状有显著影响的DNA片段。

（1）一株植物的“基因”如何影响其根部周围（根际）的微生物群落？核心问题：这个特定的微生物群落是如何“组装”起来的？为什么番茄根部聚集的是这些细菌，而不是别的？是环境决定的，还是植物自身的基因也在“筛选”和“招募”特定的微生物？

（2）两种技术相结合：定量植物遗传学：使用了一个由野生番茄和驯化番茄杂交产生的、基因上多样化的群体。杂交群体种在同样的环境中，然后测量每个植株根部的微生物组成，把微生物的种类和数量当作像“果实大小”、“株高”一样的数量性状，在番茄的染色体上寻找控制这些性状的基因区域，也就是数量性状位点。宏基因组学：从根际土壤样本中提取所有微生物的DNA，进行测序，并重新“拼接”出某些关键细菌的近乎完整的基因组。

（3）番茄染色体上一些特定的区域（QTL），一个关键区域长达6.31 Mbp，与招募 链霉菌 密切相关，这个区域包含了在番茄驯化历史中被强烈选择过的基因（“驯化扫描”）。这意味着，人类在选育番茄时，可能无意中也选育了它们与特定微生物（如链霉菌）互作的能力。区域中的FIT基因，调控铁吸收的关键基因。植物缺铁时会激活它。SlTIP2.3：一个水通道蛋白，负责水分运输【植物通过调节根部的铁环境和水分状况，来影响哪些细菌能在此定居】。

（4）研究了两种根际细菌（Streptomyces 和 Cellvibrio）的基因组，细菌拥有参与以下代谢过程的基因，植物多糖代谢：分解植物根部分泌的糖类（食物来源）。铁、硫代谢：与植物竞争或协作获取微量元素。海藻糖、维生素代谢：这些物质可能是细菌给植物的“好处”（如提供维生素），或是感知信号。且其遗传变异与特定番茄QTL相关。

摘要

（1）Microbiomes play a pivotal role in plant growth and health, but the genetic factors involved in microbiome assembly remain largely elusive 微生物组在植物生长和健康中发挥着关键作用，但微生物组组装中涉及的遗传因素仍然很难捉摸 .

（2）Here, we map the molecular features of the rhizosphere microbiome as quantitative traits of a diverse hybrid population of wild and domesticated tomato. 。在这里，我们绘制了根际微生物群的分子特征，作为野生和驯化番茄不同杂交群体的数量性状。

（3）Gene content analysis of prioritized tomato quantitative trait loci suggests a genetic basis for differential recruitment of various rhizobacterial lineages, including a Streptomyces-associated 6.31Mbp region harboring tomato domestication sweeps and encoding, among others, the iron regulator FIT and the water channel aquaporin SlTIP2.3. 对优先的番茄数量性状基因座的基因含量分析表明了各种根际细菌谱系的差异募集的遗传基础，包括链霉菌相关的6.31 Mbp区域，该区域包含番茄驯化扫描，并编码铁调节因子FIT和水通道水通道蛋白SlTIP2.3等。

（4）Within metagenome-assembled genomes of root-associated Streptomyces and Cellvibrio, we identify bacterial genes involved in metabolism of plant polysaccharides, iron, sulfur, trehalose, and vitamins, whose genetic variation associates with specific tomato QTLs. 在根相关链霉菌和纤维弧菌的宏基因组组装基因组中，我们鉴定了参与植物多糖、铁、硫、海藻糖和维生素代谢的细菌基因，其遗传变异与特定番茄QTL相关。 

（5）By integrating ‘microbiomics’ and quantitative plant genetics, we pinpoint putative plant and reciprocal rhizobacterial traits underlying microbiome assembly, thereby providing a first step towards plant-microbiome breeding programs. 通过整合“微生物组学”和定量植物遗传学，我们确定了微生物组集合背后的假定植物和互惠根际细菌特征，从而为植物-微生物组育种计划迈出了第一步。

（6）结果

（7）Baseline analyses of the tomato recombinant inbred line population 番茄重组近交系群体的基线分析

本研究使用的杂交群体能够复现先前研究中发现的与植物生长和根际相关的遗传位点。

图a：地上部干重（SDW）的QTL，内容：展示了在染色体2和染色体9上发现的、与植物地上部分干重相关的两个QTL。竖线 peaks 表示QTL的最大效应位置。这说明植物的生长状况（生物量）受到遗传因素的控制。图b：根际质量（RM）的QTL，内容：展示了在染色体5和染色体9上发现的、与“根际质量”相关的两个QTL。图c：SDW QTL的等位基因效应，显示了在图a中找到的两个QTL上，现代栽培等位基因（AA） 和野生等位基因（BB） 对地上部干重的具体影响。图d：SDW等位基因的加性效应，展示了当同时考虑染色体2和9上的关键等位基因时，它们对地上部干重的影响具有加性效应。图e：RM QTL的等位基因效应。与图c类似，展示了图b中找到的两个RM QTL的等位基因效应。图f：RM等位基因无加性效应，内容：与图d相反，当同时考虑染色体5和9上对根际质量有影响的等位基因时，没有观察到加性效应。

（8）Taxonomic microbiome features as quantitative traits 作为数量性状的分类微生物组特征

展示了微生物群落的组成，并说明了如何进行遗传分析。子图a：微生物组整体结构，驯化状态的影响：现代栽培番茄 和野生番茄 的根际微生物组也显示出分离趋势；RIL群体的分布：重组自交系群体的样本分布在现代和野生亲本之间。两个生物学重复的RIL群体没有分开。子图b解释：用于QTL分析的细菌筛选，它展示了不同细菌在不同样本中的出现频率，以及哪些细菌被选中进行后续的遗传学分析。

Y轴：细菌（ASV）的生态类别：核心：在绝大多数样本中都存在的细菌。灵活：在部分样本中存在的细菌。不常见：在很少样本中存在的细菌。X轴：样本（大致按植物基因型分组）。不透明的点：表示这个细菌（ASV）不仅在超过50%的样本中存在，而且后续成功找到了控制其丰度的番茄QTL。总共有33个这样的ASV。【将分析范围限制在超过50%样本中都出现的细菌上。这些是“常见”菌，它们与植物的互作关系可能更稳定、更有生物学意义。】

哪些番茄染色体（植物基因）控制着哪些具体的细菌类群（微生物）。子图a：QTL在染色体上的分布，展示了在番茄的每条染色体上，分别有多少个QTL与细菌丰度相关。植物的所有染色体几乎都参与了塑造根际微生物组的过程。子图b：按细菌分类显示的QTL。Y轴：是不同的细菌分类单元（如Massilia， Caulobacter等）。方格内的数字：表示在该细菌类群中，位于该染色体上的QTL数量。子图c：植物-微生物互作网络，一个层次化的网络图，直观地展示了植物染色体、具体细菌（ASV）、细菌科和纲之间的复杂连接关系。红色边：表示现代等位基因与该细菌丰度增加相关。蓝色边：表示野生等位基因与该细菌丰度增加相关。一对多：一个番茄染色体可以影响多种不同的细菌。多对一：一种细菌的丰度可能受到多个番茄染色体的共同调控。等位基因效应的混合：即使在同一种细菌内部，其丰度也可能同时受到“现代”和“野生”等位基因的正向调控。子图d：不同细菌谱系的QTL效应大小，比较了在四个拥有较多QTL的细菌谱系中，其QTL的效应值是否有差异。Massilia 这个属的细菌，其QTL的效应值显著大于其他几个类群。这说明植物的遗传控制力对不同的细菌是不平等的。有些细菌（如Massilia）的丰度在很大程度上由植物的遗传因素决定；而其他细菌可能受环境因素或随机过程的影响更大

（9）Functional microbiome features as quantitative traits 作为数量性状的功能微生物组特征

研究从“植物基因控制哪些细菌？”推进到了“植物基因控制细菌的哪些具体功能？”。 “contig” 指的是从宏基因组中组装出来的细菌基因组片段。子图a：Contig QTL在染色体上的分布。子图b：按细菌分类显示的Contig QTL。子图c：不同细菌谱系的Contig QTL效应大小子。图d：基于Contig的植物-微生物互作网络。子图e：Contig QTL与16S QTL的定位精度比较【使用宏基因组contig这种更接近功能实体的性状进行QTL定位，比使用16S这种分类学标签，能更精确地找到控制它们的植物基因区域】

（10） Amplicon-based bulk segregant analysis of Streptomyces and Cellvibrio abundance 基于扩增子的链霉菌和纤维弧菌丰度的批量分离分析

验证性实验：如果之前发现的QTL是真实存在的，那么在这个新的实验中，组B（野生等位基因组） 中目标细菌的丰度应该显著高于组A（现代等位基因组）。子图a：验证Cellvibrio在染色体1上的QTL，在RIL群体内部，携带野生等位基因（B） 的植株，其纤维弧菌的丰度显著高于携带现代等位基因（A） 的植株。子图b：验证Cellvibrio在染色体9上的另一个QTL。子图c：验证Streptomyces在染色体6上的QTL

（11） Host genetics and rhizosphere microbiome assembly 宿主遗传学和根际微生物群集合

与链霉菌丰度相关的两个关键QTL区域（位于染色体6和11）内，进一步缩小范围，找出最有可能负责招募链霉菌的候选植物基因。整合了另外两层关键信息：基因表达数据：这些基因在根中是否高表达？（在根中表达的基因才更可能影响根际）。驯化选择信号：这些基因所在的区域是否在番茄驯化过程中被人工选择过？Y轴：根/叶表达比率：这表示一个基因在根中的表达量相对于在叶中的表达量。点的大小：根中的转录本丰度：点越大，表示这个基因在根中的绝对表达水平越高（FPKM值越大）。点的颜色：驯化扫描：红色的点代表该基因位于之前研究报道的 “驯化扫描” 区域内。子图a：染色体6上的6.31 Mbp关键区域。列出的关键候选基因：FIT：铁吸收的核心调控因子。Aquaporin (SlTIP2.3)：水通道蛋白。Trehalose-P：海藻糖代谢相关酶。Acid Phosphatase (x3)：酸性磷酸酶。子图b：染色体11上的0.83 Mbp区域，ALMT：铝激活的苹果酸转运蛋白，ABC转运蛋白。

（12） Illuminating metagenomic traits in Cellvibrio and Streptomyces 纤维弧菌和链霉菌的启发性宏基因组特征

（13） Genomic structure in Cellvibrio and Streptomyces provides insights into adaptations for differential recruitment 纤维弧菌属和链霉菌属的基因组结构为差异募集的适应提供了见解

植物基因”与“细菌基因”之间可能存在的直接对话机制【基因对基因”互作】。在链霉菌的基因组中，找出那些其遗传变异与特定番茄QTL相关联的细菌基因。当番茄的某个基因（QTL）发生变化时，链霉菌是调整了自身的哪个基因来适应这种变化，从而成功定殖的？方形节点：代表在链霉菌宏基因组组装中发现的单核苷酸多态性。你可以把它理解成链霉菌基因组上发生变异的具体位点。深色方形：表示这个SNP被精确定位在一个较小的基因组区域内（置信区间 < 10 Mbp），结果更可靠。粗边框方形：表示这是一个非同义突变。这是最关键的一点，意味着这个SNP的变异会导致其编码的蛋白质的氨基酸序列发生改变，从而很可能影响该蛋白质的功能。连接线：将番茄染色体（圆形节点）与链霉菌的SNP（方形节点）连接起来。一条线就代表一个统计上显著的关联，即：番茄在某个QTL上的特定等位基因，总是与链霉菌某个基因上的特定SNP变体共同出现。

QTL 的全称是 Quantitative Trait Locus。数量性状基因座 或 数量性状位点