近日,植物學領域著名期刊New Phytologist線上發表了南京農業大學資環學院土壤微生物與有機肥團隊關於利用生物有機肥防控植物土傳病害的最新研究成果:Bio-organic soil amendment promotes the suppression of Ralstonia solanacearum by inducing changes in the functionality and composition of rhizosphere bacterial communities。該成果證明了長期施用生物有機肥可培育形成抑病型土壤,並揭示了此抑病土壤裝配至植物根際的響應型細菌類群在抵禦青枯菌入侵時的重要作用。
提高植物根際抑病能力是綠色農業中减少農藥使用的理想途徑。囙此,如何在農業生產過程中調控形成抑病型土壤並構建抑病根際是一項值得探索的難題。
本研究首先通過長期施用生物有機肥,成功培育出了蕃茄青枯病抑病土壤(圖a,b)。隨後,為探究人為調控形成抑病土壤所裝配的蕃茄根際抑病機制,對有/無暴露於青枯菌的抑病型根際細菌群落組成和功能進行分析(圖a)。研究發現,根際細菌群落的抑病作用不僅由引入的生防菌株所提供,更被細菌群落組成和功能的響應所誘發。其中,富含Q基因(次級代謝產物合成基因)的鞘氨醇單胞菌科(Sphingomonadaceae)和黃單胞菌科(Xanthomonadaceae)在病原菌入侵後的抑病根際土壤中顯著富集(圖c,d)。菌株回接試驗也證明,隸屬於鞘氨醇單胞菌科和黃單胞菌科的可培養菌株可抑制青枯菌入侵,並提高蕃茄根際非核糖體肽合成酶(NRPS)基因的豐度(圖e)。
生物有機肥培育的抑病土壤防控蕃茄青枯病機制探究
(a)實驗流程;(b)生物有機肥防控蕃茄青枯病效果及其形成的抑病型土壤驗證;(c)抑病型根際抵禦病原菌入侵效果及細菌群落組成變化;(d)青枯菌入侵對根際細菌群落功能和關鍵類群的影響;(e)接種鞘氨醇單胞菌科和黃單胞菌科可培養菌株後根際NRPS基因豐度與青枯菌數量的相關性。
資環學院博士後鄧旭輝為文章第一作者,李榮教授為通訊作者,沈其榮院士、劉紅軍副教授、博士生張娜、碩士生李俞嬋、朱成之,中國科學院遺傳與發育生物學研究所白洋教授、曲寶原博士,荷蘭格羅寧根大學Joana Falcao Salles教授等均參與了該項研究,該研究得到國家自然科學基金等項目的資助。
全文連結:http://doi.org/10.1111/nph.18221