近日，我院植物病毒與病毒基因工程技術(shù)研究團隊在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Genome Biology上在線發(fā)表了題為“Core microbiota recruited by healthy grapevines enhance resistance against root rot disease”的研究論文，揭示了葡萄根腐病抗性中根際有益微生物的招募機制與功能途徑。

根系微生物組是植物抵御土傳病害的關(guān)鍵防線，然而有益微生物如何影響植物抗病性尚不明確。本研究針對“健康與感病葡萄的根系微生物組有何差異”、“植物是否及如何招募有益微生物”以及“有益微生物通過何種功能途徑發(fā)揮抗病作用”三大科學(xué)問題，對寧夏賀蘭山東麓健康與感病釀酒葡萄的根際及根內(nèi)微生物組進行了系統(tǒng)研究，取得了以下創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)：

（1）明確了健康葡萄特異性富集關(guān)鍵有益細菌類群。通過擴增子測序分析發(fā)現(xiàn)，健康狀態(tài)是塑造葡萄根系微生物群落結(jié)構(gòu)的最強驅(qū)動因素。在健康葡萄根際土壤中，具有潛在拮抗活性的細菌屬如假單胞菌屬（Pseudomonas）、芽孢桿菌屬（Bacillus）和鏈霉菌屬（Streptomyces）的相對豐度顯著高于患病植株。微生物共發(fā)生網(wǎng)絡(luò)分析進一步表明，這些類群是健康植株微生物網(wǎng)絡(luò)中的核心節(jié)點，其穩(wěn)定性在感病狀態(tài)下被破壞。

（2）揭示了有益細菌發(fā)揮抗病功能的潛在代謝與調(diào)控途徑。宏基因組功能分析表明，感病導(dǎo)致根際微生物組功能多樣性降低。通過宏基因組拼接和參考基因組注釋，發(fā)現(xiàn)健康植株富集的有益細菌關(guān)聯(lián)著一系列與病害抵抗相關(guān)的功能途徑。這些途徑包括生物膜形成、群體感應(yīng)、細菌趨化性、鞭毛組裝以及多種抗生素（如烯二炔類、四環(huán)素類）、生物堿、類固醇等次級代謝產(chǎn)物的生物合成。這些功能基因的富集，為有益微生物通過競爭、拮抗、誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性等多重機制協(xié)同抑制病原菌提供了分子基礎(chǔ)。

（3）鑒定了寧夏產(chǎn)區(qū)葡萄根腐病的主要病原并驗證了有益菌的抗病功能。通過培養(yǎng)組學(xué)從病根中分離鑒定出茄病鐮刀菌（Fusarium solani）為當(dāng)?shù)仄咸迅〉闹饕≡Ｍ瑫r，從健康根際土壤中分離出的假單胞菌、芽孢桿菌和鏈霉菌菌株在平板和盆栽試驗中均顯示出對F. solani的顯著拮抗作用，能有效降低葡萄幼苗的病害發(fā)生，其中芽孢桿菌HB13的抑菌效果最佳。

 釀酒葡萄根際招募有益微生物抵御葡萄根腐病侵染的模式圖

該研究構(gòu)建了“微生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-核心功能菌群-基因通路調(diào)控”這一葡萄根際調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，不僅深化了對植物-微生物互作與病害抗性關(guān)系的理解，更為利用有益微生物資源（如假單胞菌、芽孢桿菌和鏈霉菌）開發(fā)生物防治菌劑、實現(xiàn)葡萄根腐病的綠色防控提供了直接的理論依據(jù)和寶貴的菌種資源，對保障葡萄產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

我院博士研究生王若彤和生命學(xué)院博士研究生張文鈺為論文共同第一作者，我院趙磊教授、吳云鋒教授、生命學(xué)院舒敦濤教授和寧夏大學(xué)顧沛雯教授為該論文共同通訊作者。該研究得到了寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃和陜西省重點研發(fā)計劃等項目的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1186/s13059-025-03905-y

編輯：劉小鳳

審核：趙   磊