Nature Communications | 南京林业大学研究揭示作物轮作和微生物组接种恢复根部抗病能力的机制！

与其他土壤相比，有些土壤具有更强的抑制病害的能力，有助于防止病原菌在植物根际中繁殖。然而，这些土壤的特征在很大程度上还不为人所知。根际指的是与根直接相关的土壤。这种富含碳和养分的复杂环境是多种微生物群落的家园，它们在促进植物生长和健康方面发挥着至关重要的作用。根际微生物群落是抵御植物病原菌的第一道防线，直接影响植物病害的结果。因此，从机理上进一步了解根际微生物群落的组合变化如何影响植物病害，对于提供改善植物健康和提高生产力的创新策略至关重要。

众所周知，作物管理在调节根际微生物群落方面起着至关重要的作用。在中国，花生是最赚钱的作物之一。然而，据报道，花生的产量和质量受到土传病害的严重影响，尤其是在集约化单一种植管理下。在亚热带的中国，由于病害胁迫不断增加，作物产量损失高达10-40%，其中由病原真菌引起的花生根腐病是一个主要制约因素。遗憾的是，有效的防治措施很少，化学农药的使用也受到环境问题的限制。轮作，包括不同作物品种的轮作，通过切断植物宿主与病原菌之间的联系，成为一种非昂贵的病害控制替代方法，从而减轻病原菌对作物生产的负面影响。然而，如何通过调节根际微生物群落对花生根腐病的影响来进行管理在很大程度上仍是未知数。

以微生物和植物为基础的工具，如合成微生物群落（SynComs）和根系代谢物，是对抗土传病原菌和植物病害的有前途的策略，有助于促进植物健康。然而，人们对在不同的管理条件下哪种策略最有效仍然知之甚少。最近的研究表明，根际微生物组的组合受到植物根系代谢物选择效应的显著影响。因此，植物健康的不同结果取决于哪些微生物种群能够利用根系代谢物。因此，农业实践有可能利用各种作物根系代谢的差异，破坏维持农业生态系统稳定的定向选择。同样，SynComs 目前正被开发为控制土传病害的生物产品。然而，还需要了解这些 SynComs 对作物根际的影响，并将其作为植物健康的管理工具。

2023年12月8日，南京林业大学（中科院土壤所）李孝刚教授团队研究了作物种植管理（单作和轮作）对根际微生物群落抑制花生根腐病能力的影响。研究成果以‘Crop rotation and native microbiome inoculation restore soil capacity to suppress a root disease’为题发表在国际著名学术期刊Nature Communications上。

众所周知，有些土壤对病害有很强的抑制作用，能阻止病原菌在植物根际中建立。然而，什么土壤能更好地抑制病害，以及作物种植管理如何帮助我们提高病害抑制的能力，这些问题仍然不清楚。本研究利用田间、温室和实验室实验研究了作物种植管理（单作和轮作）对根际微生物群落抑制花生根腐病能力的影响。与轮作相比，单作导致微生物群落抑制根腐病的效果较差。此外，单作中的关键根际微生物群落在竞争有限的根系分泌物时处于劣势，这些关键群落的耗竭降低了保护植物免受病原菌入侵的能力。然而，补充耗竭的菌株可恢复根际对病原菌的抵抗力。综上所述，本研究突出了本地土壤微生物在抗病和支持植物健康方面的作用，并表明了利用微生物接种再生土壤天然抗病能力的潜力。

花生病害调查的田间实验、潜在病原体鉴定和盆栽实验流程图

本文转载自Ad植物微生物

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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