Abstract Seed microbial community constitutes a primary inoculum for plant microbiota assembly. Still, the persistence of seed microbiota when seeds encounter soil during plant emergence and early growth is barely documented. Here, we characterized the interchange event or coalescence of seed and soil microbiota and how it structured seedling bacterial and fungal communities. We performed eight contrasted coalescence events to identify drivers influencing seedling microbiota assembly: four seed lots of two Brassica napus genotypes were sown in two soils of contrasted diversity. We found that seedling root and stem microbiota were influenced by soil diversity but not by initial seed microbiota composition. A strong selection on the two-source communities occurred during microbiota assembly, with only 8-32% of soil taxa and 0.8-1.4% of seed-borne taxa colonizing seedlings. The recruitment of seedling microbiota came mainly from soil (35-72% of diversity) and not from seeds (0.3-15%). The outcome of seed and soil microbiota coalescence is therefore strongly asymmetrical with a dominance of soil taxa. Interestingly, seedling microbiota was primarily composed of initially rare taxa (from seed, soil or unknown origin) and sub-dominant soil taxa. Our results suggest that plant microbiome engineering success based on native seed or soil microbiota will rely on rare and sub-dominant taxa in source communities.

ABSTRACT Seed microbiota constitutes a primary inoculum for plants that is gaining attention due to its role for plant health and productivity. Here, we performed a meta-analysis on 63 seed microbiota studies covering 50 plant species to synthesize knowledge on the diversity of this habitat. Seed microbiota are diverse and extremely variable, with taxa richness varying from one to thousands of taxa. Hence, seed microbiota presents a variable (i.e flexible) microbial fraction but we also identified a stable (i.e. core) fraction across samples. Around 30 bacterial and fungal taxa are present in most plant species and in samples from all over the world. Core taxa, such as Pantoea agglomerans, Pseudomonas viridiflava, P. fluorescens, Cladosporium perangustum and Alternaria sp ., are dominant seed taxa. The characterization of the core and flexible seed microbiota provided here will help uncover seed microbiota roles for plant health and design effective microbiome engineering.

Abstract Temperature strongly influences microbial community structure and function, which in turn contributes to the global carbon cycle that can fuel further warming. Recent studies suggest that biotic interactions amongst microbes may play an important role in determining the temperature responses of these communities. However, how microbial predation regulates these communities under future climates is still poorly understood. Here we assess whether predation by one of the most important bacterial consumers globally – protists – influences the temperature response of a freshwater microbial community structure and function. To do so, we exposed these microbial communities to two cosmopolitan species of protists at two different temperatures, in a month-long microcosm experiment. While microbial biomass and respiration increased with temperature due to shifts in microbial community structure, these responses changed over time and in the presence of protist predators. Protists influenced microbial biomass and function through effects on community structure, and predation actually reduced microbial respiration rate at elevated temperature. Indicator species and threshold indicator taxa analyses showed that these predation effects were mostly determined by phylum-specific bacterial responses to protist density and cell size. Our study supports previous findings that temperature is an important driver of microbial communities, but also demonstrates that predation can mediate these responses to warming, with important consequences for the global carbon cycle and future warming.

Abstract Gaining basic understanding of processes involved in seed microbiota assembly is a prerequisite for improving crop establishment. Investigation of microbiota structure during seed development revealed that individual seeds of bean and radish were associated with a dominant bacterial taxon representing more than 75% of all reads. The identity of this taxon was highly variable between plants and within seeds of the same plant. Succession of dominant taxa occurred during seed filling and maturation through Selection . In a second step, we evaluated seed to seedling transmission of these dominant seed-borne taxa. We showed that initial bacterial abundance on seeds was not a good predictor of seedling transmission and that the identity of seed-borne taxa can impact seedling phenotype. Altogether this work unveiled that seeds are colonized by few bacterial taxa of highly variable identity, which appears to be important for the early stages of plant development.

Abstract As a consequence of its potential applications for food safety, there is a growing interest in rice root-associated microbial communities, but some systems remain understudied. Here, we compare the assemblage of root-associated microbiota in rice sampled in 19 small farmer’s fields from irrigated and rainfed lowlands in western Burkina Faso, using an amplicon metabarcoding approach 16S (Prokaryotes, three plant sample per field) and ITS (fungi, one sample per field). In addition to the expected structure according to the root compartment (root vs. rhizosphere) and geographical zones, we show that the rice production system is a major driver of microbiome structure, both for prokaryotes and fungi. In irrigated systems, we found a higher diversity of prokaryotic communities from rhizosphere and more complex co-occurrence networks, compared to rainfed lowlands. Core taxa were different between the two systems, and indicator species were identified: mostly within Bacillaceae and Bradyrhizobiaceae families in rainfed lowlands, and within Burkholderiaceae and Moraxellaceae in irrigated areas. Finally, phylotypes assigned to putative phytobeneficial and pathogen species were found. Mycorrhizal fungi Glomeromycetes abundance was higher in rainfed lowlands. Our results highlight deep microbiome differences induced by contrasted rice production systems that should consequently be considered for potential microbial engineering applications.

Synthetic Communities (SynComs) are being developed and tested to manipulate plant microbiota and improve plant health. To date, only few studies proposed the use of SynCom on seed despite its potential for plant microbiota engineering. We developed and presented a simple, reproducible and effective seedling microbiota engineering method using SynCom inoculation on seeds. The method was successful using a wide diversity of SynCom compositions and bacterial strains that are representative of the common bean seed microbiota. First, this method enables the modulation of seed microbiota composition and community size. Then, SynComs strongly outcompeted native seed and potting soil microbiota and contributed on average to 80% of the seedling microbiota. We showed that strain abundance on seed was a main driver of an effective seedling microbiota colonization. Also, selection was partly involved in seed and seedling colonization capacities since strains affiliated to Enterobacteriaceae and Erwiniaceae were good colonizers while Bacillaceae and Microbacteriaceae were poor colonizers. Additionally, the engineered seed microbiota modified the recruitment and assembly of seedling and rhizosphere microbiota through priority effects. This study shows that SynCom inoculation on seeds represents a promising approach to study plant microbiota assembly and its consequence on plant fitness.

ABSTRACT Stenotrophomonas rhizophila CFBP13503 is a seed-borne commensal bacterial strain, which is efficiently transmitted to seedlings and can outcompete the phytopathogenic bacteria Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc8004). The type VI Secretion System (T6SS), an interference contact-dependent mechanism, is a critical component of interbacterial competition. The involvement of the T6SS of S. rhizophila CFBP13503 in the inhibition of Xcc8004 growth and seed-to-seedling transmission was assessed. The T6SS cluster of S. rhizophila CFBP13503 and nine putative effectors were identified. Deletion of two T6SS structural genes, hcp and tssB , abolished the competitive advantage of S. rhizophila against Xcc8004 in vitro . The population sizes of these two bacterial species were monitored in seedlings after inoculation of radish seeds with mixtures of Xcc8004 and either S. rhizophila wild type (wt) strain or isogenic hcp mutant. A significant decrease in the population size of Xcc8004 was observed during confrontation with the S. rhizophila wt in comparison to T6SS- deletion mutants in germinated seeds and seedlings. We found that the T6SS distribution among 835 genomes of the Stenotrophomona s genus is scarce. In contrast, in all available S. rhizophila genomes, T6SS clusters are widespread and mainly belong to the T6SS group i4. In conclusion, the T6SS of S. rhizophila CFBP13503 is involved in the antibiosis against Xcc8004 and reduces seedling transmission of Xcc8004 in radish. The distribution of this T6SS cluster in the S. rhizophila complex could make it possible to exploit these strains as biocontrol agents against X. campestris pv. campestris .

Seed-borne microorganisms can be pioneer taxa during germination and seedling emergence. Still, the identity and phenotypic effects of these taxa that constitute a primary inoculum of plant microbiota is mostly unknown. Here, we studied the transmission of bacteria from radish seeds to seedlings using the inoculation of individual seed-borne strains and synthetic communities (SynComs) under in vitro conditions. The SynComs were composed of highly abundant and prevalent, sub-dominant or rare bacterial seed taxa. We monitored the transmission of each strain alone or in communities using gyrB gene amplicon sequencing and assessed their impacts on germination and seedling phenotype. All strains and SynComs successfully colonized seedlings and we were able to reconstruct a richness gradient (6, 8 and 12 strains) on both seeds and seedlings. Stenotrophomonas rhizophila became dominant on seedlings of the three SynComs but most strains had variable transmission success (i.e increasing, stable or decreasing during seed to seedling transition) that also depended on the SynCom richness. Most individual strains had no effect on seedling phenotypes, at the exception of Pseudomonas viridiflava and Paenibacillus sp. that had detrimental effects on germination and seedling development. Abnormal seedling morphologies were also observed with SynComs but their proportions decreased at the highest richness level. Interestingly, some bacterial strains previously identified as core taxa of radish seeds (Pseudomonas viridiflava, Erwinia persicina) were associated with detrimental effects on seedling phenotypes either in isolation or in SynComs. These results confirm that the plant core microbiome includes pathogenic and not only commensal or mutualistic taxa. Altogether, these results show that SynCom inoculation can effectively manipulate seed and seedling microbiota diversity and thus represents a promising tool to better understand the early stages of plant microbiota assembly. This study also highlights strong differences between native seed-borne taxa in the colonization and survival on plant habitats.

Abstract Seed microbiomes initiate plant microbiome assembly, but the consequences of environmental conditions of the parent plant for seed microbiome assembly and transmission are unknown. We tracked endophytic seed bacterial communities of common bean lines exposed to drought or excess nutrients, and discovered stable transmission of 22 bacterial members regardless of parental plant treatment. This study provides insights into the maintenance of plant microbiomes across generations, even under challenging environmental stress.

Here, we assessed the relative influence of wheat genotype, agricultural practices (conventional vs organic) and soil type on the rhizosphere microbiome. We characterized the prokaryotic (archaea, bacteria) and eukaryotic (fungi, protists) communities in soils from four different countries (Cameroon, France, Italy, Senegal) and determined if a rhizosphere core microbiome existed across these different countries. The wheat genotype had a limited effect on the rhizosphere microbiome (2% of variance) as the majority of the microbial taxa were consistently associated to multiple wheat genotypes grown in the same soil. Large differences in taxa richness and in community structure were observed between the eight soils studied (57% variance) and the two agricultural practices (10% variance). Despite these differences between soils, we observed that 179 taxa (2 archaea, 104 bacteria, 41 fungi, 32 protists) were consistently detected in the rhizosphere, constituting a core microbiome. In addition to being prevalent, these core taxa were highly abundant and collectively represented 50% of the reads in our dataset. Based on these results, we identify a list of key taxa as future targets of culturomics, metagenomics and wheat synthetic microbiomes. Additionally, we show that protists are an integral part of the wheat holobiont that is currently overlooked.![Figure][1] [1]: pending:yes