植物根系分泌物包含大量的初级代谢物（如碳水化合物、氨基酸和有机酸）和次级代谢物（如类黄酮、萜类和生物碱），它们塑造了土壤的物理、化学和生物特性(Oburger &；琼斯,2018)。它们还促进根际营养循环和调节生物相互作用，从而促进健康的土壤生态系统(Badri &；维万科,2009;Rasmann,Hiltpold, 2022)。尽管根系分泌物具有生态相关性，但胁迫和发育状况等几个因素会影响其化学成分，并对其量化提出挑战。例如，高磷胁迫增加了互花夏蒿（Cyperus alternifolius）的邻苯二甲酸（Duan et al., 2020），水分胁迫诱导玉米（Zea mays）产生各种有机酸（Song et al., 2012），拟南芥（Arabidopsis thaliana）的病原体感染刺激长链脂肪酸和氨基酸，从而吸收保护性假单胞菌（Wen et al., 2021）。此外，发育也会影响假杉树的分泌物分布，在早期发育阶段，糖醇随着时间的推移而减少，氨基酸随着时间的推移而增加（Chaparro等人，2013），而幼杉树比老杉树分泌更多的碳水化合物和槲皮素，而老杉树分泌更多的脂质和水杨酸，从营养获取转变为防御过度发育（Chen等人，2023）。考虑到根系分泌物对植物-环境相互作用和适应策略的影响(Novoplansky, 2019；威廉姆斯,de Vries, 2020；Subrahmaniam等人，2023)，揭示根系分泌物的化学成分可能有助于破译植物代谢的复杂性，也有助于破译植物群落的生态学(Mommer等人，2016；范丹&；Bouwmeester, 2017;McLaughlin et al., 2023)。然而，我们对根分泌物组成的自然变化的了解相当少(Vives-Peris et al., 2020；Casas & &；马塔莫罗斯,2021;Wang等人，2021)。这是一个问题，因为了解植物性状的自然变异在不同学科中都是至关重要的，因为自然变异反映了长期的进化动态，可以揭示驱动这种变异的环境因素，并有助于探索性状差异的遗传基础(Mitchell-Olds &；施密特,2006;Alonso-Blanco et al., 2009)。对植物根系分泌物自然变化的研究缺乏的一个原因与从根系分泌物中捕获和分析复杂化学数据的技术挑战有关(van Dam &；Bouwmeester, 2017;Oburger,琼斯,2018)。事实上，很少有研究描述不同植物根系分泌物化学成分的自然变化(Micallef et al., 2009；Biedrzycki et al., 2010；Badri et al., 2012；Houshyani et al., 2012；Chaparro et al., 2013；Fang et al., 2013；Strehmel et al., 2014；Mönchgesang等人，2016；Kawasaki et al., 2018；Liu et al., 2020)，他们都使用了低样本量（所有病例中有20个样本）。有趣的是，质谱和核磁共振波谱的最新发展现在能够表征和定量大量样品中根分泌物中存在的特定化合物(Pantigoso等人，2021；Wang et al., 2022)。在这项研究中，我们利用这些最新的技术进步，结合在一年生植物拟南芥的生态、表型和基因组水平上具有良好特征的密集自然资源的可用性，在大样本量的植物中对根分泌物成分的自然变化进行了首次区域尺度的评估。我们分析了来自伊比利亚半岛105个不同自然资源的拟南芥根系分泌物。伊比利亚拟南芽孢杆菌在地理上分为四个不同的遗传群(Picó et al., 2008；Castilla et al., 2020)，反映了该地区该物种的人口统计学和进化史的复杂性。此外，伊比利亚收集的物种具有非常高的遗传和表型多样性，包括生活史特征的适应性变异(Picó等人，2008；msamendez - vigo et al., 2011；Marcer等人，2018；Tabas-Madrid等人，2018；Castilla et al., 2020)，该物种在欧亚本土范围的基因组多样性最高（the 1001 Genomes Consortium, 2016）。在这里，我们通过将超高效液相色谱与四极杆飞行时间质谱相结合，量化了伊比利亚拟南芥根系分泌物的化学变化程度（Subrahmaniam et al., 2023）。我们估计了根系分泌物的广义遗传力值，从而评估了它们的遗传决定程度。此外，通过进行全基因组关联（GWA）分析，我们还深入了解了根分泌物区域尺度差异的遗传基础。 最后，我们通过将伊比利亚半岛各物种间的化学变异与其地理、环境、生活史和遗传变异模式相关联，研究了驱动根系分泌物自然变异的生态进化力量。
期刊介绍：
New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.
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