ISME J | 中国农业大学田永强/高丽红课题组揭示胁迫诱导作物根系微生物组装抗逆的新机制

近日，中国农业大学园艺学院田永强/高丽红教授课题组在Nature Index期刊The ISME Journal在线发表了题为Stress-induced keystone species facilitate functional microbial community assembly to suppress root-knot nematodes for susceptible plants的研究论文，揭示了由胁迫诱导的关键物种能够引导功能微生物群落组装，从而协同增强植物健康。

生物与非生物胁迫（如高温、干旱和病虫害）可重塑植物根际微生物群落结构，而如何解析对植物健康有益的功能性微生物群落组装规律，仍是目前亟待解决的重要科学问题。该研究发现，无论土壤类型如何，根结线虫侵染均可重构感病黄瓜的根际细菌群落结构。从侵染后的黄瓜根际分离得到一株普氏根瘤菌 TYQ1，该菌株在根结线虫胁迫下显著富集。该菌株不仅能直接抑制根结线虫的生长繁殖，还可介导根际细菌群落的重构，进而富集多种生物标记物菌株。这些被富集的微生物与 TYQ1 协同作用，提升了整个微生物群落的生物膜形成能力，并构建起紧密互联的代谢互作网络，进一步增强了 TYQ1 在植物根际的定殖能力。最终，以 TYQ1 为核心构建的合成菌群实现了对根结线虫更高效、更稳定的抑制效果。

综上所述，胁迫诱导的关键物种招募作用可引导功能性微生物群落的定向组装，进而协同提升植物的健康水平与抗逆能力。该研究提出了基于胁迫诱导关键物种（SRKS）设计功能稳定合成菌群的策略，为设计针对不同生物胁迫的高效合成菌群提供了可借鉴的理论框架。

中国农业大学园艺学院博士研究生刘兴群为论文第一作者，在读博士生宋梦圆、薛致成、张倩男参与了本研究的相关工作，田永强教授、高丽红教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系、中国农业大学 2115 人才发展计划、宁夏重点研发计划等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/ismejo/wrag022