3月21日，西南大學(xué)陳新平團(tuán)隊(duì)聯(lián)合德國波恩大學(xué)等國內(nèi)外多所高校在《自然-植物》（Nature Plants）期刊發(fā)表了題為“遺傳性微生物組的變異與當(dāng)?shù)剡m應(yīng)玉米品種的來源環(huán)境相關(guān)”（Heritable microbiome variation is correlated with source environment in locally adapted maize varieties）的論文，揭示了非生物脅迫下植物-微生物有益互作的遺傳基礎(chǔ)和環(huán)境調(diào)控機(jī)制。

 

　　植物與微生物的根際互作對提高植物的環(huán)境適應(yīng)性至關(guān)重要。利用地方品種環(huán)境適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ)，挖掘可遺傳性的作物根際微生物組潛力，提高作物生產(chǎn)力和抗逆性，是農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

 

　　該研究應(yīng)用玉米地方種質(zhì)資源群體探索作物與微生物互作關(guān)系，從作物與自然環(huán)境適應(yīng)性角度去理解作物在抵抗非生物脅迫方面的微生物潛能。課題組綜合利用微生物擴(kuò)增子測序技術(shù)-作物群體遺傳學(xué)方法-基因組預(yù)測手段，揭示玉米種子原生棲息地生態(tài)環(huán)境信息可以很好地預(yù)測未來新的環(huán)境下的根系和根際微生物的組裝；引入植物環(huán)境基因組學(xué)關(guān)聯(lián)分析（eGWAS）找到特定的玉米遺傳位點(diǎn)顯著與材料來源當(dāng)?shù)氐牡厮郊案H益生菌（Massilia）關(guān)聯(lián)；通過玉米轉(zhuǎn)座子突變體庫找到不同遺傳背景條件下 （B73 和F7） 的玉米單個(gè)基因調(diào)控根際微生物群落及特定的根際益生菌；通過接菌功能驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)根際益生菌的促生功能獨(dú)立于土壤條件，具有重大的農(nóng)業(yè)應(yīng)用潛能。研究成果不僅為適應(yīng)生態(tài)條件的作物遺傳改良提供了創(chuàng)新思路，而且為養(yǎng)分高效品種培育提供了靶向基因和根際微生物。

 

　　《自然-植物》期刊還專門為該文配發(fā)了評論文章，認(rèn)為該成果對玉米根際微生物組的研究揭示了植物如何招募特定的微生物組來緩解非生物脅迫，為農(nóng)業(yè)中的精準(zhǔn)微生物組工程提供了線索。

 

　　西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院、西南大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院植物營養(yǎng)與調(diào)控團(tuán)隊(duì)與德國波恩大學(xué)根系功能生物學(xué)團(tuán)隊(duì)自2018年來建立了緊密合作關(guān)系，該論文是繼2021年雙方聯(lián)合在《自然-植物》發(fā)表論文以來的第二項(xiàng)重要成果。西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院已畢業(yè)博士生何曉明（現(xiàn)德國波恩大學(xué)博士后），波恩大學(xué)Danning Wang、德國萊布尼茨植物遺傳學(xué)和作物研究所Yong Jiang、美國賓夕法尼亞州立大學(xué)Meng Li以及西班牙塞維利亞自然資源和農(nóng)業(yè)生物學(xué)研究所Manuel Delgado-Baquerizo教授為該文的第一作者。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)Ruairidh J. H. Sawers教授、德國萊布尼茨植物遺傳學(xué)和作物研究所Jochen C. Reif教授、西南大學(xué)客座教授（德國波恩大學(xué)） Frank Hochholdinger教授， 西南大學(xué)陳新平教授、西南大學(xué)客座教授 （德國波恩大學(xué)） 于鵬為該文的通訊作者。西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院、西南大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院為論文第一署名單位。

 

　　擴(kuò)展閱讀：https://doi.org/10.1038/s41477-024-01654-7