Nature Commun | 中国农业大学高丽红/田永强团队揭示根系土著细菌群落对根结线虫敏感植物的保护作用

责编 | 王一

根结线虫是危害几乎所有重要经济作物的重要土传病害之一。杀线虫剂和土壤熏蒸剂常用来控制根结线虫病害，但它们通常对人体和非靶标生物有不利影响。生物胁迫可诱导植物根系微生物的重组，以提高植物对逆境的抵御能力。尽管根系土著微生物的重要性可能因植物种类和环境条件的不同而存在差异，但有益微生物对植物的协助作用可能普遍存在。理论上讲，根系土著微生物也能够协助植物抵御根结线虫危害。然而，根系土著微生物在植物-根结线虫互作中所发挥的作用尚不十分明确。

近日，中国农业大学高丽红教授/田永强教授团队在Nature Communications期刊发表题为Protective role of native root-associated bacterial consortium against root-knot nematode infection in susceptible plants的研究论文，揭示了根系土著细菌 群落对根结线虫敏感植物的保护作用。

该研究以缺乏抗南方根结线虫基因和抗根结线虫栽培品种的黄瓜（Cucumis sativus L.）为对象，研究发现当根系土著微生物存在时，黄瓜在多个不同土壤中均表现出较低的南方根结线虫敏感性，而南方根结线虫的侵染使得根系土著微生物在线虫侵染周期中发生重组。特别是，根系细菌多样性的丧失加剧了黄瓜根系对南方根结线虫的敏感性，说明细菌菌群协同作用在抗线中的重要性。

根系细菌多样性的丧失加剧了黄瓜根系对南方根结线虫的敏感性

为了验证根系土著细菌的功能，从根结线虫侵染根系分离纯化了数百个细菌菌株，发现了数十个具有潜在抗线性而对植株无明显抑制的功能性菌株。通过随机组合策略发现，功能性细菌菌株数量越多，则根结线虫对根系的侵染率下降，二者之间存在倒S曲线趋势；当同时存在6种或6种以上的功能性细菌菌株时，根结线虫对根系的侵染率即可达到较低水平。进一步，随机构建了十个由6株功能性细菌菌株组成的简化合成群落（SynCom），发现它们能够有效保护根系少受线虫侵染。这种保护作用包括多种机制，如直接抑制线虫侵染、分泌抗线物质、调节植物防御反应等。该研究揭示了根系土著细菌群落对根结线虫敏感植物的保护作用，对敏感植物根结线虫病害的绿色防控提供了有用的见解。

简化合成群落提高植物抵御根结线虫病害的能力

中国农业大学田永强教授为论文通讯作者，高丽红教授为共同通讯作者。已毕业博士剌世凯（现就职于河北省农林科学院经作所）、在读博士生李佳璠为共同第一作者。马斯副教授和在读博士生刘兴群参与了该项工作。该研究得到国家自然科学基金、现代农业产业技术体系国家大宗蔬菜岗位科学家项目资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51073-7