微生物与微生物相互作用以促进植物微生物组工程

植物-微生物相互作用对生理和病理过程都很重要。尽管植物-微生物相互作用很重要，但微生物-微生物相互作用本身代表了一个重要、复杂、动态的网络，值得更深入的研究。要了解微生物-微生物相互作用如何影响植物微生物组，一种方法是系统地了解成功设计微生物群落所涉及的所有因素。这遵循物理学家理查德·费曼的宣言：“我无法创造的东西，我不理解”。

2023年，Alexander M Geller在《Current Opinion in Microbiology》杂志上发表了题为“‘What I cannot create, I do not understand’: elucidating microbe–microbe interactions to facilitate plant microbiome engineering”的文章，综述了近年来植物环境中微生物-微生物相互作用的研究进展，包括微生物的配对筛选、交叉喂养模型的智能应用、微生物的空间分布，以及细菌与真菌、噬菌体和原生生物之间相互作用的研究进展。

“微生物-微生物相互作用如何影响植物-微生物相互作用？遵循理查德·费曼（Richard Feynman）的哲学，试图设计一个微生物群落，确保真正理解它。本综述中强调的主题提供了一个（部分）列表，列出了需要收集的微生物群落设计类型的数据。幸运的是，植物微生物组及其对农业的影响的研究与人类微生物组及其对人类健康的影响的研究之间存在自然的类比。因此，可以从令人印象深刻的人类微生物组计划（HMP）中寻找植物微生物组研究的灵感和方向。

HMP分为两个阶段，第一个阶段主要对序列数据和分离元数据进行编目。类似的植物微生物组数据收集可以帮助系统地大规模地了解微生物-微生物（和植物-微生物）的相互作用。从不同地理位置的植物中收集具有标准化协议的各种数据和元数据可能对植物微生物组的理解有利。

HMP第一阶段的数据收集为第二阶段奠定了坚实的基础，第二阶段包括多组学研究，探索疾病中微生物组动力学的更多机制问题。从不同地理位置的植物中收集微生物分离物的样本，并具有适当的元数据，包括植物物种、分离组织和其他表型，例如患病或健康。分离株的测序将在一个一致的管道中收集和分析。这将消除不同数据库之间存在的不一致。

使用MaPS-seq，可以建立天然微生物组的空间相互作用网络。建立一个大型的空间相互作用数据集，将其应用于不同地理位置和环境的各种植物根系。由此产生的数据库可用于了解哪些细菌在工程微生物群落中可能发生物理相互作用。

微生物生态学家和合成生物学家都可以使用大规模的植物微生物组资源。统计和机器学习算法可以应用于数据，以阐明丰富的高维数据中的模式。随着转录组学和蛋白质组学研究，功能宏基因组学和代谢组学已被证明有助于理解植物微生物组。在更遥远的未来，相信可以应用这些来之不易的知识来回答有关植物环境中微生物-微生物相互作用的悬而未决的问题，以及设计有利的微生物-微生物相互作用以促进作物生长。