生活在植物组织上或植物组织内的微生物形成所谓的植物微生物组。由于有益微生物的存在，该界面在植物的生存中发挥着重要作用。在不同环境中生长的植物可能具有相似的微生物组，或者可能会随着时间的推移而变化，具体取决于环境因素。这种复杂的微生物群落通过宿主和微生物之间交换信号来组装和变化。

在最近的一项研究中，研究人员使用计算方法的组合来收集和过滤大量数据来识别新机制。然后他们用实验来验证这些机制。这项数据挖掘发现了宿主运输机制和影响植物根部有益细菌定殖的化学信号。

该研究发表在《当代生物学》杂志上。

在生命之树上，微生物组通过宿主植物与其微生物伙伴之间的复杂对话聚集在一起。这项研究增加了有关这些对话的科学知识。该研究强调了宿主植物如何运输影响微生物定殖微生物组的分子的独特作用。

这项工作使用了实验方法来过滤大型数据集。这种方法将提高研究人员识别新化学信号的能力。了解与增加有益微生物定殖有关的信号分子将有助于科学家研究帮助植物抵抗病原体和减少环境压力影响的新方法。

为了能够识别任何序列数据集中的微生物分类单元，研究人员从每个公开可用的测序基因组中构建了kmer配置文件。他们在橡树岭国家实验室的Summit超级计算机上使用这些kmer配置文件及其ParaKraken代码库，分析了来自普通花园中生长的约500个毛果杨基因型的叶子和木质部组织的元转录组测序数据。

这种方法使研究人员能够检测出生活在这些植物组织中的数千种微生物。他们使用每个物种的丰度作为全基因组关联研究的表型，以确定哪些植物基因可能影响每个微生物物种的定殖。这使得人们对宿主植物用于选择其微生物组中特定微生物物种的过程有了丰富的了解。

研究人员发现，两种不同的微生物物种都受到植物木质部(茎)组织中两种肌醇转运蛋白的影响。为了进一步研究这一发现，他们使用模式植物拟南芥(一种小芥菜杂草)来进行研究。他们使用了现有的拟南芥品系，其中这些肌醇转运蛋白已被删除，并在基于实验室的测定中测量了敲除品系中拟南芥幼苗根部与包含该基因的对照的定植水平，其中幼苗在琼脂上生长盘子。

他们发现，没有肌醇转运蛋白的拟南芥品系的定植水平显着降低。此外，当研究人员将肌醇添加到琼脂平板的生长培养基中时，定植水平得到恢复。他们发现，在田间条件下生长的树木的茎组织和在实验室中生长的芥菜幼苗的根部中，细菌定植是由相同的基因控制的。

这一显着的发现表明，这种机制在不同类型的植物中都具有很强的保守性。研究人员进一步研究了肌醇的作用模式，肌醇是植物中的一种内部信号分子。令人惊讶的是，他们发现敲除植物信号级联中的基因不会影响拟南芥根中的定植水平。

肌醇是一种糖，一些细菌可以将其用作食物来源，因此研究人员敲除了细菌中肌醇的分解代谢途径，发现这也不会影响定植。然而，研究人员确实发现肌醇显着影响细菌的运动性(游泳能力)。因此，植物似乎正在利用肌醇发挥以前从未研究过的作用，特别是作为跨界信号分子。因此，植物似乎将肌醇从其组织中泵出，以触发特定的细菌游向植物根部并在其上定居。

这项研究发现并证实了植物代谢物肌醇作为真核衍生信号分子在调节微生物活性方面的保守作用。