华南农业大学副教授在顶级期刊发表研究论文,取得植物微生物组防控大豆根腐病机制的新进展

镰刀菌引起的根腐病严重威胁全球大豆生产，基于微生物组的防控策略展现出显著的可持续优势，但其核心机制“招募—互利共生模型”在多生态位协同演化方面仍待深入探索。目前研究多局限于以根际为中心的单一生态位，忽视了植物基因型如何通过代谢产物介导，在根际、根内及叶际等多个区室间协调构建微生物群落以实现系统性防御。由于缺乏对跨区室微生物群落协同分子机制、宿主信号传导时空演变规律以及介导代谢物的明确认知，当前防控策略的相对效能及协同效应尚未得到充分发挥。因此，解析植物基因型在不同生态位间协调有益微生物的关键机制，并鉴定其核心代谢媒介，是构建多生态位微生物集成防御系统、提升宿主系统抗性的关键科学突破口。

近日，华南农业大学连腾祥副教授、年海教授和程艳波教授，在国际微生物生态学顶级期刊 The ISME Journal 上发表题为“Cross-niche metabolite-microbiome interactions orchestrate systemic soybean resistance to Fusarium root rot”的研究论文。

实验设计与分析工作流程示意图

该研究通过扩增子测序、宏基因组学和代谢组学等手段，发现镰刀菌耐受型大豆品种（GXD2）相比其易感对照品系（ND12）具有空间特异性的代谢信号，跨根际、根内生和叶内生三个生态位精准招募有益微生物。通过代谢物对微生物促生长实验和盆栽验证实验，佐证刺芒柄花素和麦芽酚选择性富集根际芽孢杆菌和马赛菌，牛蒡子苷元和异香兰酸招募根内生芽孢杆菌和链霉菌，黄酮类代谢物吸引叶内生青霉菌和曲霉菌。据此，该研究提出一种“代谢物-微生物群落耦合、多生态位协同防御”模型。

合成群落的构建及其抑制镰刀菌（F. falciforme）的能力

SynComs介导的易感大豆对镰刀菌根腐病的缓解作用

目标代谢物促进有益微生物生长并抑制镰刀菌根腐病的发生

进一步，通过自上而下（宿主核心菌群）和自下而上（拮抗功能菌株）两种策略构建合成菌群，发现均可有效抑制感病品种的根腐病。比较转录组和基因富集通路分析揭示两类合成菌群具有差异化的防御模式：前者激活MAPK关联的萜类和黄酮途径，后者主要调控宿主碳氮分配以限制病原资源。总之，本研究深化了对植物-微生物组互作机制的基础认知，并为大豆及其他作物可持续病害管理提供了坚实理论基础。

自上而下与自下而上跨界SynComs对镰刀菌根腐病的作用模式对比

华南农业大学农学院2020级硕士刘琪（现暨南大学博士）、2020级硕士成浪（现中国农业大学博士）、2025级硕士张恩熙为共同第一作者，连腾祥副教授、年海教授和程艳波教授为共同通讯作者。

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