德国科隆马克斯·普朗克植物育种研究所的PaulSchulze-Lefert领导的研究小组开发了一个模块化工具包，用于跟踪定植植物组织的细菌菌株，与其他微生物组成员竞争。该研究现已发表在《自然微生物学》上。健康植物在自然界中作为一个群落所容纳的微生物种类繁多，被称为植物微生物组。为了评估肉眼看不见的微生物组的组成，通常需要确定由可变和保守序列片段组成的通用微生物标记基因的DNA序列。

通过这种方式，可以根据多态性DNA标记序列来区分微生物组中的不同微生物物种。然而，微生物组成员对植物宿主的有益活动，例如从土壤中调动矿质养分供根部吸收，通常仅由细菌物种内的单个微生物菌株进行，并且依赖于专门的微生物菌株的存在。微生物基因。

因此，当前基于DNA序列的微生物群分析不足以捕获宿主微生物群落的真实遗传多样性。

为了克服这一限制，马克斯·普朗克研究所的研究人员开发了一种模块化工具包，用作细菌菌株的DNA条形码。DNA条形码首先被插入微生物组成员的单个菌株的染色体中。在随后对植物微生物组谱的分析中，DNA条形码被视为合成的微生物标记基因。

除了染色体DNA条形码外，还纳入了荧光蛋白的遗传构建模块。后者使得使用高度灵敏的荧光检测器来绘制带有条形码的细菌菌株与其他微生物组成员竞争时在植物组织中定殖的位置成为可能。

然后，研究人员用促进植物生长的细菌假单胞菌(Pseudomonascapeferrum)以及仅在缺乏特定基因的情况下与野生型菌株不同的细菌变体进行了实验，该细菌定植于模式植物拟南芥的根部。

相应的假单胞菌基因会抑制宿主植物的免疫反应，从而增强细菌在植物根部定殖的能力，从而增强其促进植物生长的活性。当无菌植物接种单个菌株时，用DNA条形码标记的假单胞菌显示出预期的定殖拟南芥根部的差异能力。

然而，令人惊讶的是，当野生型菌株及其变体的组合与实验室组装的不同细菌的微生物群落一起接种到植物宿主上时，假单胞菌细菌出现了质的新特征。在生物学中，这种现象也被称为涌现属性或系统属性。

因此，DNA条形码的使用不仅证实了之前的结果，而且还揭示了使用传统方法无法识别的细菌基因的新活性。模块化DNA条形码工具包现在可用于微生物组研究，以研究单个微生物基因在微生物群落背景下的贡献，不仅在植物中，而且在动物微生物组研究中。

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