近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所糧食作物真菌病害監(jiān)測(cè)與防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在《Microbiome》上在線發(fā)表題為“ Bacillus  species are core microbiota of resistant maize cultivars that induce host metabolic defense against corn stalk rot”的研究論文，發(fā)現(xiàn)玉米在遭受鐮孢莖基腐病危害時(shí)能夠招募芽孢桿菌核心抗病菌群并解析了其抑病機(jī)制。

 

　　玉米莖基腐病是全球范圍內(nèi)普遍發(fā)生的重要土傳病害，隨著秸稈還田等栽培措施持續(xù)推廣，導(dǎo)致該病害近年來在我國(guó)頻繁暴發(fā)，嚴(yán)重威脅玉米的安全生產(chǎn)。微生物組被認(rèn)為是植物的“第二基因組”，其多樣性和功能對(duì)維持植物健康生長(zhǎng)至關(guān)重要。因此，深入研究玉米植株中不同部位的微生物群落與宿主之間的互作機(jī)制，挖掘抗病微生物菌群可為防治莖基腐病提供理論基礎(chǔ)和菌株資源。

 

　　該研究通過微生物組、代謝組和轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析揭示了禾谷鐮孢菌脅迫下抗病和感病玉米自交系品種在不同生態(tài)位的微生物菌群結(jié)構(gòu)和功能。研究發(fā)現(xiàn)，抗莖腐病的玉米自交系品種能夠重塑其微生物群落，并招募三種不同類型抗禾谷鐮孢菌表型的芽孢桿菌，這些表型包括搶占生態(tài)位、分泌抗菌活性物質(zhì)、無直接拮抗作用。盆栽接種實(shí)驗(yàn)證明三種類型芽孢桿菌合成菌群均能提高玉米對(duì)鐮孢莖基腐病的抗病作用。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，無直接拮抗作用的芽孢桿菌合成菌群可通過特異性地誘導(dǎo)酪氨酸脫羧酶1 （ TYDC1 ）的表達(dá)，促進(jìn)小檗堿的生物合成，從而達(dá)到抑制病害發(fā)生的作用。該研究闡明了芽孢桿菌作為玉米抗鐮孢莖基腐病核心微生物菌群的作用機(jī)制，為玉米莖基腐病相關(guān)生防產(chǎn)品開發(fā)提供了菌株資源和理論依據(jù)。

 

　　已畢業(yè)博士研究生夏信瑤（現(xiàn)山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所工作）、在讀博士生韋秋合和吳瀚翔副研究員為論文的共同第一作者，劉文德研究員為論文的通訊作者。中國(guó)農(nóng)科院植保所郭園文副研究員、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)孫文獻(xiàn)教授參與了該項(xiàng)研究工作。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022YFD1402000）和中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-024-01887-w