前沿 | 沈其荣院士团队解析生物有机肥培育抑病土壤装配的根际细菌群落抵御病原菌入侵机制

近日，植物学领域著名期刊New Phytologist在线发表了我校资环学院土壤微生物与有机肥团队关于利用生物有机肥防控植物土传病害的最新研究成果：Bio-organic soil amendment promotes the suppression of Ralstonia solanacearum by inducing changes in the functionality and composition of rhizosphere bacterial communities。该成果证明了长期施用生物有机肥可培育形成抑病型土壤，并揭示了此抑病土壤装配至植物根际的响应型细菌类群在抵御青枯菌入侵时的重要作用。

提高植物根际抑病能力是绿色农业中减少农药使用的理想途径。因此，如何在农业生产过程中调控形成抑病型土壤并构建抑病根际是一项值得探索的难题。

本研究首先通过长期施用生物有机肥，成功培育出了番茄青枯病抑病土壤(图a，b)。随后，为探究人为调控形成抑病土壤所装配的番茄根际抑病机制，对有/无暴露于青枯菌的抑病型根际细菌群落组成和功能进行分析(图a)。研究发现，根际细菌群落的抑病作用不仅由引入的生防菌株所提供，更被细菌群落组成和功能的响应所诱发。其中，富含Q基因(次级代谢产物合成基因)的鞘氨醇单胞菌科(Sphingomonadaceae)和黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)在病原菌入侵后的抑病根际土壤中显著富集(图c，d)。菌株回接试验也证明，隶属于鞘氨醇单胞菌科和黄单胞菌科的可培养菌株可抑制青枯菌入侵，并提高番茄根际非核糖体肽合成酶(NRPS)基因的丰度(图e)。

生物有机肥培育的抑病土壤防控番茄青枯病机制探究

(a)实验流程;(b)生物有机肥防控番茄青枯病效果及其形成的抑病型土壤验证;(c)抑病型根际抵御病原菌入侵效果及细菌群落组成变化;(d)青枯菌入侵对根际细菌群落功能和关键类群的影响;(e)接种鞘氨醇单胞菌科和黄单胞菌科可培养菌株后根际NRPS基因丰度与青枯菌数量的相关性。

资环学院博士后邓旭辉为文章第一作者，李荣教授为通讯作者，沈其荣院士、刘红军副教授、博士生张娜、硕士生李俞婵、朱成之，中国科学院遗传与发育生物学研究所白洋教授、曲宝原博士，荷兰格罗宁根大学Joana Falcao Salles教授等均参与了该项研究，该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

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