北京大学论文登上Cell封面

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

根际微生物组被誉为植物的“第二基因组”，在植物的生长发育与健康中发挥着关键作用。

2025 年 3 月 13 日，北京大学生命科学学院白洋团队在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns 的研究论文【1】。该论文最近被选为Cell封面论文。

该研究结合多种作物的根际可培养细菌基因组与宏基因组数据，构建了作物根际细菌基因组数据库（CRBC）和作物根际病毒基因组数据库（CRVC），显著扩展了公开可用的作物根际细菌基因组数量约 3 倍，鉴定的病毒在属水平上 50% 未被报道。基于这些数据，研究团队首次发现了植物根际细菌定植相关的保守遗传通路，并创新性地揭示了作物根际生态系统中未曾探索的细菌-病毒互作规律。

封面故事：封面图片将作物根际微生物群比作宇宙中的“暗物质”，象征着科学界为解读根际生态系统中的隐藏面所付出的努力。该研究构建了来自农作物根际的全面的细菌和病毒基因组数据库，研究团队确定了在不同土壤和寄主物种的根际微生物群中富集的保守细菌功能，以及作物根际生态系统中的细菌-病毒相互作用。

根际微生物的参考基因组对于作物根系微生物组的宏基因组分析和机制研究至关重要。

在这项最新研究中，研究团队通过将高通量细菌培养与宏基因组测序相结合，从小麦、水稻、玉米和苜蓿的根际构建了全面的细菌和病毒基因组数据库。

该研究构建的作物根际细菌基因组数据库（CRBC）显著增加了公开可用的作物根 际细菌基因组的数量和系统发育多样性，其中包含 6699 个细菌基因组（68.9% 来自分离株）和 1817 个未定义物种，使作物 根际细菌的多样性增加了 290.6%。

该研究构建的作物根际病毒基因组数据库（CRVC）包含 9736 个非冗余病毒基因组，其中 1572 个属级病毒此前未在作物根际微生物组中被报道。

通过这些研究，研究团队确定了在不同土壤和寄主物种的 根际微生物群中富集的保守细菌功能，并揭示了作物根际生态系统中此前未被探索的细菌与病毒之间的联系。

总的来说，该研究构建的作物根际细菌基因组数据库（CRBC）和作物根际病毒基因组数据库（CRVC）是研究微生物机制和应用、支持可持续农业的宝贵资源。

北京大学生命科学学院白洋研究员为该论文的通讯作者。中国科学院遗传与发育生物学研究所戴睿博士、北京大学张婧赢副研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所刘芳工程师为共同第一作者。

2025 年 4 月 22 日，北京大学白洋研究员、崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士、华南农业大学储成才教授、南方科技大学黄安诚研究员、中山大学肿瘤防治中心高嵩研究员带领的五个顶尖科研团队联合攻关，在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：Root microbiota regulates tiller number in rice 的研究论文。

该研究通过整合微生物组学、分子生物学、作物遗传学、天然产物化学及结构生物学等技术，首次系统揭示了根际微生物组调控水稻分蘖的功能与分子机制， 颠覆了内源植物激素独脚金内酯（SL） 调控分蘖的传统认知，证明了微生物代谢物同样可以精准操纵水稻分蘖过程。这项 研究堪称植物-根际微生物互作研究的教科书级范例，也为通过利用 根 际微生物实现可持续农业中作物生长的优化提供了一种有前景的新策略。

中国科学院遗传与发育生物学研究所/北京大学张婧赢副研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所王冰研究员、徐浩然博士、博士研究生刘伟东、南方科技大学博士研究生于经纬、中山大学肿瘤防治中心王秋霞博士、崖州湾国家实验室余泓研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所魏金伟博士为论文共同第一作者。北京大学白洋研究员、崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士、华南农业大学储成才教授、南方科技大学黄安诚研究员、中山大学肿瘤防治中心高嵩研究员为论文共同通讯作者。

这两项研究形成“数据挖掘-功能机制解析”的完整闭环，标志着植物微生物组研究从描述性科学迈向功能机制解析与工程化应用的新纪元，为作物增产与粮食安全提供了科技支撑。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00198-9

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00351-4