中国农业大学教授发表Nature Communications、在顶级期刊再获进展,以菌制虫!实现胁迫响应型合成菌群精准设计
近日，中国农业大学园艺学院高丽红教授与田永强教授领衔的课题组在国际权威期刊《The ISME Journal》（Nature Index）在线发表了一项重要研究成果，题为“Stress-induced keystone species facilitate functional microbial community assembly to suppress root-knot nematodes for susceptible plants”。该研究深入揭示了在胁迫条件下，特定关键微生物如何引导功能性根际微生物群落的组装，从而有效提升植物对病害的抵抗力。此前，该团队还在Nature Communications发表了题为Protective role of native root-associated bacterial consortium against root-knot nematode infection in susceptible plants的相关研究成果。
面对高温、干旱或病虫害等生物与非生物胁迫，植物根际微生物群落往往发生显著重构。然而，如何系统解析那些真正有益于植物健康的功能性微生物群落的构建机制，一直是当前微生物生态学和植物保护领域的核心挑战。本研究以易感根结线虫的黄瓜为模型，发现无论土壤类型如何，根结线虫的侵染均能显著重塑其根际细菌群落结构。在此过程中，研究人员成功分离出一株在胁迫下显著富集的普氏根瘤菌TYQ1。该菌株不仅具备直接抑制根结线虫生长与繁殖的能力，更扮演了“群落工程师”的角色：它能够主动介导根际细菌群落的重组，富集多种具有潜在促生或抑病功能的标记菌株。
进一步研究表明，这些被TYQ1招募而来的微生物与其协同作用，显著增强了整个群落的生物膜形成能力，并构建起一个高度互联的代谢互作网络。这种紧密的微生物协作不仅优化了群落的功能稳定性，还反过来强化了TYQ1在植物根际的定殖效率。基于这一发现，研究团队构建了一个以TYQ1为核心的功能性合成菌群，在温室和盆栽实验中展现出对根结线虫更为高效且持久的抑制效果。
这项工作首次提出“胁迫诱导关键物种”（SRKS）的概念，并据此发展出一种设计功能稳定合成菌群的新策略。该策略不仅阐明了胁迫环境下植物-微生物互作的动态调控机制，也为未来针对不同生物胁迫定制高效、可推广的微生物防控方案提供了坚实的理论基础和实践路径。
本论文第一作者为中国农业大学园艺学院博士研究生刘兴群，博士生宋梦圆、薛致成和张倩男共同参与了相关研究工作，高丽红教授与田永强教授为论文的通讯作者。
