一个月内发表的第五篇顶级期刊论文!南京农业大学沈其荣院士团队在微生物互作促进植物健康方面取得新进展

学术   2024-10-29 14:12   法国  

每年,全球植物病原体导致大约10%-20%的作物损失。最为人熟知的植物病原体之一是Ralstonia solanacearum,它能造成包括番茄、土豆、香蕉及其他作物在内的多种植物严重的细菌性枯萎病。传统上,细菌性枯萎病通过合成化学品如杀菌剂来控制。尽管这些方法通常短期内有效,但它们不具备可持续性,且可能对环境产生负面影响。合成化学品的频繁和广泛使用也可能导致植物病原体产生抗药性。因此,为了维持作物产量并确保未来的生态完整性,迫切需要采取环保的方法来控制植物病原体。
迄今为止,许多可持续的做法已经在实践中应用,比如优化轮作、减少化学品投入以及实施保护性耕作等。其中,控制植物病原体最重要的一项措施之一是施用含有有机物质和植物益生菌的“绿色肥料”。特别是来自植物残余物的有机物质对于土壤健康至关重要,因为它们有助于保持土壤结构、水分保持、养分循环以及植物健康,主要是通过支持有益土壤微生物的活动来实现的。此外,使用植物益生菌对抗植物病害已被提议作为一种控制病原体和支持植物性能的可持续方法。例如,含有生物防治剂(如枯草芽孢杆菌和假单胞菌)的成熟堆肥可以通过提供等量的养分同时改善土壤健康来替代化学肥料。
绿色肥料还能调整土壤微生物组,有利于本地土壤微生物,如增强植物病害抑制力的枯草芽孢杆菌和假单胞菌。此外,生物有机肥料的应用还会刺激土壤食物网中的其他营养层次。先前的研究表明,生物有机肥料的应用增加了原生动物尤其是食细菌原生动物的数量,进而通过调节土壤微生物组促进了植物生长并控制了镰刀菌枯萎病。由生物肥料管理增加的Myxobacteria也被证明通过刺激土壤拮抗菌(如Microvirga和Cupriavidus)来控制黄瓜镰刀菌枯萎病。然而,目前不同施肥实践诱导的土壤抑制机制主要集中于微生物组,而生物有机肥料、土壤抑制性和较大土壤动物之间的联系仍然未知。
2024年10月28日,国际权威学术期刊Microbiome发表了南京农业大学沈其荣院士团队李荣课题组最新研究成果,题为Protorhabditis nematodes and pathogen-antagonistic bacteria interactively promote plant health的研究论文。南京农业大学李荣教授和陶成圆副教授为论文的共同通讯作者。团队沈其荣院士、熊武教授、邓旭辉讲师,瓦赫宁根大学Stefan Geisen助理教授等均参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金重大项目等科研项目的支持。
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在这篇文章中,科研人员在无施肥、化学肥料和生物有机肥料三种施肥制度下进行了一项田间试验,以探究线虫在抑制番茄细菌性枯萎病中的潜在作用。他们发现,生物有机肥料改变了线虫群落组成,并增加了食细菌线虫(如Protorhabditis属)的数量。他们还观察到,抗病原菌细菌(如枯草芽孢杆菌)的数量与食细菌线虫的数量呈正相关。在随后的实验室和温室实验中,他们证明了食细菌线虫更倾向于捕食非抗病原菌细菌而非枯草芽孢杆菌。这些变化提高了抗病原菌细菌的表现,从而抑制了青枯病菌。总体而言,食细菌线虫可以减少植物病原体的数量,这可能提供一种新的保护策略以促进植物健康。
实验流程图
模式图

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