Neighbour Effects and Dynamics of Plant-Associated Microbiomes in a Strip-Crop System.

چکیده اصلی

While multi-cropping systems, such as strip-cropping, assemble complex microbial communities that contribute to ecosystem resilience, we have limited understanding of their assembly and functions at field scale. Here, we examined the dynamics and site-specific assembly of soil and phyllosphere microbiomes in a rotational faba bean (Vicia faba) and spring barley (Hordeum vulgare) strip-system during two seasons. Using bacterial 16S and fungal ITS amplicon sequencing, we analysed microbial communities across gradients from the centre towards strip edges. We found that phyllosphere microbiomes are more affected by strip-cropping than soil microbiomes. Neighbouring crops harbour different microbial communities, but with increasing proximity, their phyllosphere microbiomes share more specific microbial taxa. Likewise, we observed gradient-specific microbial distribution, including fungal pathogen taxa. For instance, Puccinia was more abundant in the centre of the spring barley strips and gradually declined towards the edge. Correlation and co-occurrence network analyses revealed distinct microbial interaction patterns across soil and phyllosphere gradients. These networks were more resilient at the edge of the strips compared to central networks of spring barley. Altogether, our findings revealed neighbour-effects modulating host-associated microbiomes across strips that could be harnessed for designing optimal cropping systems, for example, to reduce leaf pathogens.

ترجمه فارسی چکیده

با وجود اینکه سیستم‌های چندکشتی مانند کشت نوار، جوامع میکروبی پیچیده‌ای را که به پایداری اکوسیستم کمک می‌کنند، تشکیل می‌دهند، درک محدودی از چگونگی تجمع و عملکرد آن‌ها در مقیاس میدانی داریم. در اینجا، ما پویایی و تجمع مکان‌به‌مکان میکروبیوم‌های خاک و فیلوسفر در یک سیستم چرخشی نخودفرنگی (Vicia faba) و جو دوسر (Hordeum vulgare) را در دو فصل بررسی کردیم. با استفاده از توالی‌یابی آمپلیکون 16S باکتریایی و ITS قارچی، جوامع میکروبی را در گرادیان‌هایی از مرکز به سمت لبه‌های نوار تحلیل کردیم. ما یافتیم که میکروبیوم‌های فیلوسفر بیشتر تحت تأثیر کشت نوار از میکروبیوم خاک هستند. گیاهان همسایه جوامع میکروبی متفاوتی را در خود جای می‌دهند، اما با افزایش نزدیکی، میکروبیوم‌های فیلوسفر آن‌ها تیره‌های میکروبی مشترک‌تری را به اشتراک می‌گذارند. به طور مشابه، توزیع میکروبی خاص گرادیان را مشاهده کردیم، از جمله تیره‌های قارچ بیماری‌زا. به عنوان مثال، Puccinia در مرکز نوارهای جو دوسر فراوان‌تر بود و به تدریج به سمت لبه کاهش یافت. تحلیل‌های همبستگی و شبکه هم‌وجود نشان دادن الگوهای تعامل میکروبی متمایزی در گرادیان‌های خاک و فیلوسفر. این شبکه‌ها در لبه نوارها مقاوم‌تر بودند تا شبکه‌های مرکزی جو دوسر. در مجموع، یافته‌های ما نشان داد که اثرات همسایگی، میکروبیوم‌های میزبان را در سراسر نوارها تنظیم می‌کند که می‌تواند برای طراحی سیستم‌های کشت بهینه، برای مثال برای کاهش بیماری‌های برگ، بهره‌برداری شود.

متن کامل اصلی