来自德国科隆马克斯普朗克植物育种研究所的Paul Schulze-Lefert领导的一个研究小组开发了一个模块化工具包，用于跟踪在植物组织中与其他微生物组成员竞争的细菌菌株。这项研究发表在《自然微生物学》杂志上。
健康植物在自然界中作为一个群落所容纳的微生物的巨大多样性被称为植物微生物组。为了评估肉眼看不见的微生物组的组成，通常确定由可变和保守序列片段组成的通用微生物标记基因的DNA序列。
这样，就可以根据多态DNA标记序列来区分微生物组中不同的微生物物种。然而，微生物组成员对植物宿主的有益活动，例如从土壤中动员矿质营养物质供根系吸收，通常仅由细菌物种内的单个微生物菌株进行，并依赖于特定微生物基因的存在。
因此，目前基于DNA序列的微生物群分析不足以捕捉宿主微生物群落的真正遗传多样性。
为了克服这一限制，马克斯普朗克研究所的研究人员开发了一个模块化工具包，用作细菌菌株的DNA条形码。首先将DNA条形码插入微生物组成员的单个菌株的染色体中。在随后的植物微生物组谱分析中，DNA条形码被认为是一种合成的微生物标记基因。
除了染色体DNA条形码外，荧光蛋白的遗传构建块也被纳入。后者使得使用高灵敏度的荧光探测器来绘制条形码细菌菌株在与其他微生物组成员竞争的植物组织中的定植位置成为可能。
然后，研究人员对植物生长促进细菌假单胞菌进行了实验，这种细菌寄生在模式植物拟南芥的根部，同时也对这种细菌的变体进行了实验，这种细菌与野生型菌株的不同之处在于缺乏特定的基因。
相应的假单胞菌基因抑制寄主植物的免疫反应，从而增强细菌在植物根部定植的能力，从而增加其促进植物生长的活性。用DNA条形码标记的假单胞菌在接种个别菌株接种无菌植株时，显示出预期的在拟南芥根系定殖的差异能力。
然而，令人惊讶的是，当将野生型菌株及其变体的组合与实验室中组装的不同细菌的微生物组组合一起接种到植物宿主上时，假单胞菌细菌的质量新特征的出现。在生物学中，这种现象也被称为涌现特性或系统特性。
因此，DNA条形码的使用不仅证实了以前的结果，而且揭示了传统方法无法识别的细菌基因的新活性。模块化DNA条形码工具包现在可以用于微生物组研究，以调查微生物群落背景下单个微生物基因的贡献，不仅在植物中，而且在动物的微生物组研究中。
