“Earthworms Enhance Maize Resistance to Aphids From Bottom to Top via Increasing Soil Bacillus Abundance”文章发表在《Plant, Cell & Environment》。蚯蚓仅在配施有机肥条件下，依靠调控土壤微生物群落富集芽孢杆菌，显著提升玉米叶片总酚、黄酮等防御次生代谢物含量，由地下根系传导至地上植株，增强玉米对玉米叶蚜的抗性；灭菌土壤会完全消除蚯蚓的促抗蚜效果，证明土壤微生物是该调控通路的核心媒介。研究揭示蚯蚓、有机肥、土壤菌群协同控虫机制，为有机农田减少化学农药施用提供理论支撑。
研究背景
玉米叶蚜每年造成玉米10%–20%产量损失，土壤微生物可通过调控植株代谢激活地上抗虫防御。蚯蚓作为土壤生态工程师，能改变土壤结构与微生物组成，但不同施肥模式下蚯蚓对作物抗蚜能力的调控规律尚不明确。有机肥可为蚯蚓提供食物、优化土壤环境，而化肥易造成土壤酸化抑制蚯蚓活性；已有研究证实蚯蚓可改变玉米根际微生物，但肥料、蚯蚓、土壤菌群、玉米抗虫代谢之间的完整关联通路缺乏系统验证。本研究以威廉腔环蚓、玉米品种郑单958、玉米叶蚜为试验材料，提出科学假设：有机肥条件下蚯蚓通过富集芽孢杆菌，提升玉米酚类、黄酮含量增强抗蚜性。
主要研究结果
蚯蚓控蚜效果存在肥料依赖性：仅有机肥配蚯蚓组显著降低蚜虫种群数量、成虫寿命、繁殖力与体重增长；无肥、单施化肥体系中蚯蚓无明显控蚜作用；土壤灭菌后蚯蚓无法提升玉米抗蚜能力，证实微生物介导效应。
蚯蚓重塑土壤细菌群落结构：降低土壤细菌多样性，但提升菌群网络互作复杂度；有机肥+蚯蚓处理特异性富集芽孢杆菌属，其余处理无该富集特征。
芽孢杆菌抗蚜功能分物种差异：分离得到高地芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、蕈状芽孢杆菌，前两者单独或混合接种可显著抑制蚜虫繁殖与种群规模，蕈状芽孢杆菌无控蚜效果。
次生代谢物介导抗虫防御：有机肥配蚯蚓处理显著提高玉米叶片总酚、黄酮含量；接种有效芽孢杆菌同样上调两类代谢物，蚜虫种群数量与酚、黄酮含量呈显著负相关，二者是玉米关键抗虫物质。
研究总结
本研究完整构建“有机肥-蚯蚓-芽孢杆菌-次生代谢物-玉米抗蚜”地下至地上的跨器官调控通路，明确蚯蚓提升作物抗虫性的两大必要条件：有机肥供给与完整土壤微生物体系，芽孢杆菌是其中核心功能菌群，酚类、黄酮承担系统性防御功能。该成果完善蚯蚓-土壤微生物-作物地上防御的互作理论，提出有机农业中同步施用有机肥与蚯蚓的绿色虫害防控方案。研究存在局限性：仅开展室内盆栽试验，且芽孢杆菌分离培养基单一，后续需拓展田间试验与菌株筛选，进一步完善田间应用技术。
原文链接：
https://doi.org/10.1111/pce.70690
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