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杨敏 2021-11-26  阅读:11876

朱书生教授团队揭示三七募集有益微生物缓解连作障碍的效应和机制

      20211110日,美国微生物学会著名期刊Microbiology Spectrum (IF=7.171) 在线发表了威斯尼斯人娱乐官方网站登录朱书生教授团队题为“Enrichment of Burkholderia in the rhizosphere by autotoxic ginsenosides to alleviate negative plant-soil feedback”的研究论文。本研究揭示了三七根系分泌的自毒皂苷会募集有益微生物来降解自毒代谢物并拮抗根腐病菌,从而缓解连作障碍的效应和机制。

三七在生长过程中会通过根系不断地向土壤中分泌自毒皂苷等自毒物质,但是对于生长期的三七而言大多不会表现明显的自毒危害。只有在三七收获后,在连作土壤中再植三七才表现严重的自毒危害。什么原因导致三七能适应自身分泌到根际的有毒代谢物质一直是大家关注的焦点。根际微生物被认为是植物的第二基因组,在帮助植物抵御逆境胁迫过程中起着非常重要的作用。三七根系对自身有害代谢物的适应可能与根际微生物对有毒代谢物的降解有关。本研究发现三七根际土壤微生物组能降解三七自毒皂苷同时拮抗根腐病原菌,借助16S rRNA测序方法进一步确认自毒皂苷能显著富集三七根际土壤中有益菌群Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia。该菌群中Burkholderia sp. B36表现显著的降解皂苷和拮抗根腐病原菌(Ilyonectria destructans)的能力。


                                 图1 三七根际微生物的分离鉴定及其对自毒皂苷降解活性的研究


      有趣的是,自毒皂苷可以刺激Burkholderia sp. B36的生长和生物膜的形成,最终增强Burkholderia sp. B36I. destructanans的拮抗能力和在根际土壤中的定植能力。因此,三七分泌的自毒皂苷可以募集根际特定微生物,这些微生物能通过降解自毒皂苷和拮抗根腐病菌缓解连作障碍。


                   图2 三七自毒皂苷对根腐病原菌I. destructanans及其拮抗菌Burkholderia sp. B36的影响

      探明三七根系在皂苷胁迫下募集有益微生物来缓解连作障碍的效应和机制可为根腐病的绿色防控提供新思路。课题组多年从事三七连作障碍相关方面的研究,探明自毒物质和土传病原菌在三七生长过程中的累积是导致连作障碍的主要驱动因素。因此,通过调控根际微生物群落来降解自毒物质和拮抗根腐病原菌在缓解连作障碍方面具有广泛的应用前景。

威斯尼斯人娱乐官方网站登录朱书生教授团队博士研究生罗丽芬、王罗涛为该论文的共同第一作者,硕士研究生邓琳梅以及梅馨月博士、刘屹湘副教授、黄惠川副教授、杜飞博士参与了部分工作。本研究得到了国家自然科学基金(3177240432060719)、国家重点研发计划项目(2017YFC170021-02)、云南省重大科技专项(202102AE090042)、云南省科技创新研究团队(202105AE160016)等项目资助。

原文链接:https://doi.org/10.1128/Spectrum.01400-21