为了使植物生长，它们通过根部吸收水分和营养。在这样做的过程中，它们依赖于微小的帮手:特别是在根部周围的薄层中发现的细菌和真菌。这些微生物还能抵御对植物有害的微生物，就像人类肠道中的“微生物群”有助于决定我们是生病还是保持健康一样。
波恩大学领导的一个国际研究小组在IPK莱布尼茨研究所的参与下，现在已经在玉米植物上证明，寄主植物的基因组成对根部微生物的组成有重大影响。该研究的第一作者之一、IPK“定量遗传学”研究小组的科学家蒋勇博士说:“研究表明，根系微生物群强烈依赖于营养或水分缺乏等应激条件。”
不同玉米品种的基因组成差别很大。区域品种适应非常不同的环境条件，这取决于它们是生长在南美洲较冷的高地还是较温暖的低地。
该研究小组目前已经分析了129种玉米品种。这些是在“正常”条件下生长的，缺乏磷、氮和水。此外，从根周围只有几毫米厚的层中提取的3168个样本的微生物DNA进行了测序。
在逆境条件下，揭示了遗传物质在根系中的作用。营养和水分的缺乏也对微生物的组成有影响。然而，在相同的胁迫条件下，玉米品种的微生物组却存在差异。“我们已经证明，某些玉米基因与某些细菌相互作用，”彭宇博士解释说。
这个国际研究小组甚至能够利用特定玉米品种原产地的生长条件及其基因组成的数据来预测根部微生物组中出现了哪些关键生物体。麻孢菌属的细菌尤其突出:“令人惊讶的是，当有足够的氮供应时，只有少数这些微生物的样本存在，”INRES植物营养生态生理学和波恩大学卓越表型集群成员Gabriel Schaaf教授解释说。另一方面，如果氮缺乏，在根部就会发现许多马氏菌。然后，研究小组用这种细菌“接种”了玉米根。这表明植物随后形成了更多的侧根，从而显著提高了它们的养分和水分吸收。
在进一步的调查中，研究人员发现，根以黄酮类物质吸引马蹄莲细菌。这是一种植物色素，在细菌的帮助下刺激侧根的形成。“然而，这的先决条件是玉米植物具有微管结合基因，”彭宇博士说。
“在这项研究中，我们还打开了微生物组研究的定量遗传学工具箱，”IPK科学家蒋勇博士解释说。“我们对微生物群形成中很大比例的遗传成分感到惊讶。”研究结果可用于科学和育种。“它们可以作为进一步调查农业生态问题和基于基因组和微生物组数据开发更好地适应气候变化的玉米新品种的基础。”
