植物內(nèi)生微生物（endophytes）作為與植物共生的關(guān)鍵微生物類群，在促進(jìn)植物健康、增強(qiáng)養(yǎng)分吸收及維持系統(tǒng)抗病性等方面發(fā)揮著重要作用。與化學(xué)農(nóng)藥相比，利用內(nèi)生微生物開展生物防控（biocontrol）具有環(huán)境友好與可持續(xù)性優(yōu)勢。然而，如何從復(fù)雜的自然微生物組中篩選有效菌株，構(gòu)建具有定向抑病功能且穩(wěn)定性強(qiáng)的人工合成微生物群落（Synthetic Communities ，SynComs），并闡明其作用機(jī)制，仍是當(dāng)前微生物生態(tài)與植物保護(hù)領(lǐng)域的重要課題。
本研究綜合運(yùn)用田間采樣、微生物組測序及功能驗(yàn)證等方法，系統(tǒng)解析了食用百合在長期連作體系下內(nèi)生菌群的結(jié)構(gòu)動態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，連作不僅導(dǎo)致土傳病原真菌尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）的積累，同時也伴隨有益菌群（如Pseudomonas、Bacillus）的協(xié)同富集，形成一種“拮抗—平衡”的復(fù)雜微生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析進(jìn)一步表明，伯克霍爾德氏菌科（Burkholderiaceae）與假單胞菌屬（Pseudomonas）在維持根系微生物穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮核心作用。值得關(guān)注的是，內(nèi)生細(xì)菌中約50%來源于根際土壤，而內(nèi)生真菌中土源比例不足10%，反映出宿主對內(nèi)生真菌具有強(qiáng)烈的選擇性過濾效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)從百合鱗莖中分離獲得包括根瘤菌屬（Rhizobium）、甲基桿菌屬（Methylobacterium）及真菌Talaromyces屬在內(nèi)的核心拮抗菌株，并通過組合篩選構(gòu)建了多種合成菌群。試驗(yàn)結(jié)果顯示，復(fù)合菌劑在促進(jìn)植株生長與抑制病原菌方面均優(yōu)于單一菌株，且含有真菌組分的復(fù)合菌劑在促生與抑病能力上顯著優(yōu)于僅含細(xì)菌的組合。
該研究揭示了連作條件下百合內(nèi)生微生物群落的生態(tài)動態(tài)與功能協(xié)同機(jī)制，創(chuàng)新提出了基于核心菌群構(gòu)建“定向拮抗型合成微生物群落”的新策略。研究表明，合理設(shè)計(jì)的SynCom不僅能有效抑制土傳病原真菌，還可促進(jìn)植物生長，為緩解連作障礙和減少化學(xué)農(nóng)藥依賴提供了可持續(xù)的生態(tài)解決方案。該成果在微生物生態(tài)學(xué)理論與農(nóng)業(yè)應(yīng)用之間構(gòu)建了新的橋梁，對推動綠色農(nóng)業(yè)與土壤健康管理具有重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價值。
相關(guān)研究成果以Decoding Endophytic Microbiome Dynamics: Engineering Antagonistic Synthetic Consortia for Targeted Fusarium Suppression in Monoculture Regimes為題，發(fā)表于Horticulture Research。論文通訊作者為中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所朱寶利研究員，第一作者為秦紅靈副研究員。
連作引起的百合內(nèi)生微生物群落變化
百合內(nèi)生細(xì)菌和真菌拮抗病原菌（Fusarium oxysporum）效果及機(jī)制
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