為了比較研究根系對益生菌和病原菌的差異化識別和響應，研究人員選擇了模式促生益生菌WCS417和土傳細菌病害青枯菌GMI1000作為代表，并基于48孔板水培體系成功構建了擬南芥根系早期（6小時）對WCS417和GMI1000差異化響應的單細胞響應圖譜，最終注釋為27個細胞類群，合并為11種主要根細胞類型。進一步計算了每種主要細胞類型中差異表達基因（DEGs）的數量，并對WCS417和GMI1000誘導的DEGs進行GO分析。結果表明，在相互作用的早期階段，根系可以差異化響應益生菌和病原菌。

     基于根系與WCS417的單細胞響應圖譜，研究人員發現根系對益生菌響應的主要細胞類型為近端根尖分生組織，主要富集在核糖體和翻譯相關基因上。通過構建RPS2啟動子驅動YFP轉基因株系驗證了核糖體功能相關基因確實在根系幼嫩分生組織部位特異性響應益生菌的刺激。進一步研究發現免疫相關的翻譯調控因子cdc123和hem1突變體都能夠阻斷益生菌促進生長表型【3，4】。同時研究人員還檢測了其它 13個核糖體組裝相關突變體，發現其中6個也可以抑制或阻斷WCS417介導的生長促進。這些結果表明核糖體生物發生和上游翻譯調節因子對于WCS417介導的植物生長促進是必要的。

      先前研究表明，根系成熟區細胞在很大程度上失去了對純flg22等免疫刺激因子的免疫響應，只有在細胞損傷和免疫刺激因子刺激同時發生的情況下才會產生免疫反應【1】。然而，成熟區是否對活病原體存在免疫響應尚不清楚。本研究發現根的成熟區對GMI1000仍表現強烈的免疫反應，進一步分析發現植保素等次級代謝產物相關相關的免疫基因在根成熟細胞中特異性響應青枯菌誘導。通過構建芥子油苷關鍵合成基因CYP71A12啟動子驅動YFP報告基因株系，也驗證了其在成熟區的細胞類型特異性免疫響應特征。

      除此之外，其它次生代謝物相關途徑比如萜類的合成途徑相關基因在GMI1000處理后也呈現成熟區細胞特異性響應青枯菌的表達模式，通過構建三萜類（Thalianin途徑）的關鍵合成基因THAS1啟動子驅動的YFP報告基因系，證實了THAS1在成熟皮層和非根毛細胞中的富集表達。對接種和未接種GMI1000的Col-0（野生型）和thas1突變株進行了微生物組測序。結果表明THAS1參與了根系對GMI1000感染應答中的微生物組的塑造，同時發現在GMI1000侵染Col-0根系樣本中的草酸菌科相對豐度顯著增加，并且這一趨勢被thas1突變體所阻斷。研究人員進一步分離并匹配了部分草酸菌并驗證了它們對GMI1000的生物保護效果，結果表明野生型根微生物組中一些富集的Oxalobacteraceae菌株傾向于保護根免受GMI1000感染，而低豐度或未富集的Oxalobacteraceae菌株則沒有保護作用。這揭示了三萜途徑塑造根系菌群的重要生物學意義可能在于響應土傳病害，塑造有益菌群。

      利用單細胞核測序技術構建了根系與病原菌和益生菌互作的高分辨率單細胞圖譜和免費在線查詢數據庫（http://119.45.35.29:14333），并基于多個啟動子序列轉基因報告株系驗證了單細胞表達譜的精確性。這些高精度單細胞互作圖譜的建立，有助于推動領域內利用這些數據進一步挖掘根系與敵友互作的新基因，和驗證已知根系免疫基因的表達特征，為根系與微生物互作機制研究提供新范式。