近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所煙草病蟲害綠色防控創(chuàng)新團(tuán)隊系統(tǒng)解析了煙草根際微生物在對抗青枯病方面的防御機(jī)制,為挖掘新型高效生防菌株及活性物質(zhì)提供了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《環(huán)境微生物組(Environmental Microbiome)》(JCR一區(qū),IF="7.9)和《植物科學(xué)前沿(Frontiers in Plant Science)》(JCR一區(qū),IF="5.6)上。
煙草青枯病被戲稱為“植物癌癥”,是一種極為嚴(yán)重的土傳病害,目前生產(chǎn)上尚無高效防控藥劑,給煙葉的安全生產(chǎn)帶來巨大的威脅。該團(tuán)隊研究揭示了根際微生物組群落結(jié)構(gòu)失衡是青枯病發(fā)生的主要原因。研究發(fā)現(xiàn),青枯病菌的侵染顯著降低了煙草根際微生物群落多樣性和穩(wěn)定性,而隨機(jī)過程是影響發(fā)病煙草根際微生物菌群組裝的重要因素。通過對菌群的功能分析發(fā)現(xiàn),發(fā)病煙株通過招募更多的拮抗菌來抵抗青枯病菌,而健康植株從根際到根內(nèi)建立了多道防線,包括生態(tài)位占據(jù)、拮抗作用、促進(jìn)煙株生長等。同時,研究還發(fā)現(xiàn)鞘氨醇單胞菌、黃桿菌、慢生根瘤菌在維持群落穩(wěn)定和提高植株青枯病抗性方面發(fā)揮了輔助作用,為后期人工合成微生物菌群防控?zé)煵萸嗫莶√峁┝酥笇?dǎo)(論文1)。
此外,團(tuán)隊運用土壤微生物組和代謝組的聯(lián)合分析,明確了維持煙草根際健康的關(guān)鍵微生物源代謝物。發(fā)現(xiàn)健康植株的根際微生物通過分泌異喹啉生物堿、抗生素等活性物質(zhì)來降低土壤中病原菌的基數(shù),并初步定位了活性物質(zhì)產(chǎn)生的微生物菌株,為后期開發(fā)新型生物源活性物質(zhì)防治青枯病提供了技術(shù)支撐(論文2)。
煙草所梁金昌博士為論文1的第一作者;煙草所與廣西大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生韋承建和梁金昌博士為論文2的共同第一作者,王曉強(qiáng)副研究員為兩篇論文的通訊作者。相關(guān)研究得到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所青年啟航基金、煙草行業(yè)煙草病蟲害監(jiān)測與綜合治理重點實驗室和創(chuàng)新工程等項目的資助。
生態(tài)位依賴的根際微生物拮抗青枯病菌的機(jī)制