凌恩项目文章|ISMEC：根际菌群移植筑起番茄根际免疫新防线

植物根际定殖着大量有益微生物，在植物抗病能力形成过程中发挥着关键作用，能否把抗病植物根际微生物组移植给感病品种，提升其根际免疫能力已成为热点问题。凌恩客户南京农业大学沈其荣院士团队和广西农科院蔬菜研究所王益奎副所长团队合作在ISME Communications杂志上发表“Exploring rhizo-microbiome transplants as a tool for protective plant-microbiome manipulation”文章，凌恩生物提供二代微生物多样性测序服务，揭示“根际菌群移植RMT”增强作物抵御土传青枯菌生物障碍的根际微生态过程与机制。

发表期刊：ISME Communications

发表时间：2022年2月1日

客户单位：南京农业大学LorMe实验室＆广西农业科学院蔬菜研究所

样本类型：12种茄子根际

实验方法：田间原位试验＆根际微生物多样性测序＆宏培养学

研究思路

以12种茄子为材料，在土传青枯菌连作障碍田块开展三年田间原位试验，尝试将6种具备根际免疫能力的抗性茄子根际菌群作为供体，转移到易被土传青枯菌入侵的易感番茄受体根际。

 图1 RMT方法研究番茄植株枯萎病抑制机制的示意图

主要结果

1.根际微生物群的差异及其与抗枯萎病能力的关系

为期三年的田间试验显示，12种茄子的青枯病发病率存在显著差异，可分为易感组和抗性组。共线性网络分析表明抗性组的根际微生物网络比易感组植物更为复杂，拥有更多的节点和边数，更大的平均路径长度和更高的模块化(下图d，e)。NetShift分析表明，假单胞菌科、柄杆菌科和A4b属是抗性植物根际微生物群中潜在的关键类群。PICRUSt2功能预测抗性植物微生物群对生物碱、黄酮和甜菜素的生物合成具有较高的遗传潜力，这与其根际微生物群中差异丰富的类群呈正相关。

图2 植物对青枯病的抗性是由根际微生物群组成介导的

2.定量分析RMT效率

将抗性茄子根际菌群移植到易感番茄受体的根际4周后，来源追踪分析显示，受体植物中45.3%~68.3%（平均60.8%）的细菌OTUs来源于6个不同供体品种的根际微生物群。

图3 抗性茄子供体对受体番茄的RMT差异

3.RMT促进了受体植物的抗枯萎病能力

用六种不同供体进行RMT-温室试验，其中有四种与对照组在减缓枯萎症状的进展上无显著差异，但有一个品种在10周后完全抑制了疾病发生。所以根据vMT将受体植株进一步分为抑制“成功”和“失败”两组。移植失败组和成功组的平均发病率分别为66.3%和36.4%。为了探索与枯萎病抑制相关的潜在抗菌机制，研究者利用宏培养组从成功组（484）和失败组（513）的根际分离出997种细菌。移植成功组的根际菌群以拮抗型细菌为主，来自抗性供体菌群的假单胞菌和寡养单胞菌等7个属的核心有益菌的根际定殖能力，对提升易感作物受体的根际免疫能力至关重要。

  图4 RMT促进的对枯萎病的抗性可能与拮抗细菌类群的定植有关

参考文献：

Exploring rhizo-microbiome transplants as a tool for protective plant-microbiome manipulation 

https://doi.org/10.1038/s43705-022-00094-8