近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所（以下簡稱蔬菜所）病害課題組在國際著名期刊Microbiome （IF=13.8，微生物學科1區top5%） 在線發表了題為“Deciphering the role of rhizosphere microbiota in modulating disease resistance in cabbage varieties” 的研究論文。該研究首次揭示了抗病基因（R基因）可重塑植物根際微生物群落，并通過招募有益微生物作為核心微生物種群，構建更加穩定和復雜的微生物網絡結構，從而提高植物抗病性的新機制。該研究為建立植物病害防控新策略提供了新的理論支撐。
近年來，多項研究發現植物可通過M基因（microbiome-shape）調控微生物群落以提高植物的抗病性。植物抗病基因（R基因）是植物抵抗病害的最關鍵基因。但R基因是否可以作為M基因來重塑微生物群落，進而抑制病害的發生，一直未見有相關的報道。
甘藍枯萎病（CFW）是一種嚴重危害甘藍生產的土傳病害，甘藍抗病品種對CFW的抗性是由1個NBS類的R基因（FOC1）所決定。前期，蔬菜所甘藍課題組將FOC1基因導入到中甘21（ZG, 高感CFW），培育出新中甘21（YR, 高抗CFW）。ZG和YR的遺傳背景高度相似，對CFW的抗性差異僅由1個R基因決定，因此是研究R基因與根系微生物群落關系的優良材料。本研究首先通過微生物組群落分析，鑒定了ZG和YR根系微生物群落組成的差異，發現抗病品種根系微生物物種的組成更加豐富，并形成了更復雜、穩定的微生物網絡結構。進一步研究表明，R基因重塑了根際微生物群落，并通過招募有益微生物，形成了以有益微生物為核心種群的高度穩定網絡，從而更好的抵御病原菌的侵染。在此基礎上，通過整合微生物組，培養組、基因組等組學數據，分離鑒定了抗病品種根際微生物網絡中的核心微生組種群中的關鍵物種 （hub taxa） Pseudomonas brassicacearum NA13。體外平板抑制和體內盆栽接種NA13實驗證明了該菌株可以通過直接抑制CFW和誘導植物抗性的方式達到對CFW的抑制作用。對生防菌NA13的生防機理分析表明，NA13可通過調控乙烯，茉莉酸，水楊酸等植物激素途徑中關鍵基因的表達，提高植物對病原菌的抗性。進一步實驗表明，NA13還可顯著提高作物對其他土傳病害，如根腫病，青枯病等的抗病性，在生防應用中有著巨大的潛力。
該研究發掘了植物R基因除了傳統的抗病功能外，還可通過重塑作物根際微生物群落，提高作物抗病性的新角色。這項工作為實現抗病育種與微生物群落防控兩大領域有機統一提供了理論支持，同時為聯合抗性品種挖掘和合成微生物組學（Syncom），開發新型生防菌劑提供了新的思路。
蔬菜所已畢業碩士研究生平星星（現為南開大學在讀博士）為論文的第一作者；平星星的碩士導師凌鍵研究員，以及謝丙炎研究員、茆振川研究員為論文的通訊作者，蔬菜所為通訊單位。蔬菜所甘藍組呂紅豪研究員為本研究提供了重要的支持。本研究得到了國家重點研發計劃（2022YFD1401200），蔬菜生物育種全國重點實驗室，國家自然基金（31571962）等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-024-01883-0。
日期：2024-09-09
近年來，多項研究發現植物可通過M基因（microbiome-shape）調控微生物群落以提高植物的抗病性。植物抗病基因（R基因）是植物抵抗病害的最關鍵基因。但R基因是否可以作為M基因來重塑微生物群落，進而抑制病害的發生，一直未見有相關的報道。
甘藍枯萎病（CFW）是一種嚴重危害甘藍生產的土傳病害，甘藍抗病品種對CFW的抗性是由1個NBS類的R基因（FOC1）所決定。前期，蔬菜所甘藍課題組將FOC1基因導入到中甘21（ZG, 高感CFW），培育出新中甘21（YR, 高抗CFW）。ZG和YR的遺傳背景高度相似，對CFW的抗性差異僅由1個R基因決定，因此是研究R基因與根系微生物群落關系的優良材料。本研究首先通過微生物組群落分析，鑒定了ZG和YR根系微生物群落組成的差異，發現抗病品種根系微生物物種的組成更加豐富，并形成了更復雜、穩定的微生物網絡結構。進一步研究表明，R基因重塑了根際微生物群落，并通過招募有益微生物，形成了以有益微生物為核心種群的高度穩定網絡，從而更好的抵御病原菌的侵染。在此基礎上，通過整合微生物組，培養組、基因組等組學數據，分離鑒定了抗病品種根際微生物網絡中的核心微生組種群中的關鍵物種 （hub taxa） Pseudomonas brassicacearum NA13。體外平板抑制和體內盆栽接種NA13實驗證明了該菌株可以通過直接抑制CFW和誘導植物抗性的方式達到對CFW的抑制作用。對生防菌NA13的生防機理分析表明，NA13可通過調控乙烯，茉莉酸，水楊酸等植物激素途徑中關鍵基因的表達，提高植物對病原菌的抗性。進一步實驗表明，NA13還可顯著提高作物對其他土傳病害，如根腫病，青枯病等的抗病性，在生防應用中有著巨大的潛力。
該研究發掘了植物R基因除了傳統的抗病功能外，還可通過重塑作物根際微生物群落，提高作物抗病性的新角色。這項工作為實現抗病育種與微生物群落防控兩大領域有機統一提供了理論支持，同時為聯合抗性品種挖掘和合成微生物組學（Syncom），開發新型生防菌劑提供了新的思路。
蔬菜所已畢業碩士研究生平星星（現為南開大學在讀博士）為論文的第一作者；平星星的碩士導師凌鍵研究員，以及謝丙炎研究員、茆振川研究員為論文的通訊作者，蔬菜所為通訊單位。蔬菜所甘藍組呂紅豪研究員為本研究提供了重要的支持。本研究得到了國家重點研發計劃（2022YFD1401200），蔬菜生物育種全國重點實驗室，國家自然基金（31571962）等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-024-01883-0。
日期：2024-09-09
