Hortic Res | 安徽农业大学植物病原细菌学研究团队在猕猴桃微生物组与溃疡病抗性方面取得新进展

科技   2024-12-10 09:22   江苏  

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猕猴桃因富含维生素C及多种矿物质元素而风靡全球。中国是猕猴桃属植物的起源和分布中心,其栽培面积和产量均处于世界领先水平。然而,由丁香假单胞猕猴桃致病变种Pseudomonas syringae pv. actinidiae, Psa引起的猕猴桃溃疡病是一种极具毁灭性的细菌性病害。该病害传染迅速,防治难度大,严重发生时造成植株死亡,对猕猴桃的产量造成重大影响。


目前,针对猕猴桃溃疡病的防治严重依赖铜制剂和农用抗生素,但长期施用此类药剂不利于生态的可持续发展。开发环境友好且有效的方法和技术控制植物病害发生至关重要。植物微生物组与植物生长、抗病密切相关,许多研究表明植物微生物组能抑制病原菌侵染并减轻病害发生。然而,目前尚不清楚猕猴桃植株是否会通过塑造微生物群落来增强其抗病能力。


2024年11月,Horticulture Research在线发表了安徽农业大学张立新教授团队题为Genotype-associated core bacteria enhance host resistance against kiwifruit bacterial canker 的研究论文。


研究综合扩增子测序、机器学习分离培养方法,系统研究了国安徽省猕猴桃主产区猕猴桃不同生态位、品种和地域对猕猴桃微生物组组装的影响,并比较了溃疡病发生时抗病品种和感病品种猕猴桃叶际和根际微生物组的变化。健康状态下,与感病品种相比,同园区抗性品种皖金叶际富集更多的假单胞菌和鞘氨醇单胞菌,根际富集多种潜在生防菌(如芽胞杆菌、链霉菌、溶杆菌等),且其核心菌群不受地理因素影响。猕猴桃抗感品种在Psa侵染条件下展现出不同的有益微生物招募策略。在Psa侵染下,金寨地区东红猕猴桃地上生态位富集更多的鞘氨醇单胞菌和泛菌,而皖金品种的地下生态位特异性富集了鞘氨醇单胞菌和新鞘氨醇菌。基于机器学习的随机森林方法,确定了与Psa侵染相关的五个关键生物标志物。进一步研究发现从皖金根内及根际分离获得的溶杆菌R34、寡养单胞菌R31、假单胞菌R10RS54表现出良好的抑制猕猴桃溃疡病菌的能力,且假单胞菌R10与寡养单胞菌R31联合应用,能明显提高溃疡病控制效果。本研究揭示了健康条件下抗感病品种叶际和根际微生物组的差异,并探究了Psa侵染后猕猴桃抗感病品种的潜在‘呼救’策略,为了解猕猴桃叶际和根际微生物的组成和驱动因素,以及微生物在植物抗病性和感病中的作用提供了有价值的信息。


图1 猕猴桃不同品种和生态位对其微生物组的影响


图2 来自‘皖金’根际的多种细菌具有控制溃疡病的潜力


安徽农业大学植物保护学院青年教师傅敏和硕士研究生陈云鹤为论文第一作者,张立新教授为论文通讯作者中国农业科学院深圳农业基因组研究所刘永鑫研究员,中国科学院武汉植物园李黎副研究员参与指导了该项研究工作该研究得到十四五国家重点研发计划(2022YFD1400200)、国家自然科学基金(32072378,32302461)和安徽农业大学人才启动项目(rc342216)等基金的资助。


文章链接:
https://doi.org/10.1093/hr/uhae236‍


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About Horticulture Research

《园艺研究(英文)》Horticulture Research)是由南京农业大学主办的学术期刊,主要刊载园艺作物的基础和理论研究,包括遗传学、育种、组学和演化、园艺作物的起源及驯化、生物技术、生物化学、生理学和细胞与分子生物学,环境互作生物学等。科睿唯安JCR2023影响因子:7.6,位于园艺一区(第2/38名),植物科学一区(第13/265名),遗传学一区(第14/191名)。2023年中科院期刊分区:位于园艺小类一区,植物科学小类一区,遗传学小类一区,农林科学大类一区(Top期刊)。入选中国科技期刊卓越行动计划二期英文领军期刊。

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特邀作者:傅敏
编辑排版:王平、许怡瑶(实习)
审核:尹欢、孔敏

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《园艺研究》(Horticulture Research)是南京农业大学主办的英文学术期刊,采用开放获取形式,专注刊载和园艺作物有关,能引起广泛的国际和学科兴趣的基础和理论研究。
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