根际微生物是抵御土传病原菌的第一道防线，识别并利用抵御病原侵染、保障植物健康的关键微生物可为土传病害防控提供新思路和新策略。小麦黄花叶病是由小麦黄花叶病毒（Wheat yellow mosaic virus, WYMV）引起的一种广泛传播的土传病毒病害。值得注意的是，这种病毒是由土壤中的原生生物禾谷多黏菌（Polymyxa graminis）传播的，而根际正是病毒、禾谷多黏菌与植物建立关系的主要场所。因此，挖掘抑制小麦黄花叶病毒及其介体传播的关键根际微生物类群，并解析其抑病机制对小麦土传病毒病害的绿色防控具有重要意义。
近日，宁波大学植物病毒研究所微生物生态与土壤健康组联合小麦病毒研究组在Microbiome 在线发表题为“Combating wheat yellow mosaic virus through microbial interactions and hormone pathway modulations”的研究论文，揭示了小麦招募有益微生物在其根际定殖，激活小麦茉莉酸和水杨酸途径，进而抵御病毒侵染的机制，明确了根际微生物在抵御小麦土传病毒病中的关键作用。
在本研究中，作者采集了小麦黄花叶病高发区（山东、河南、江苏），不同发病程度的小麦及其根际土壤样本，进行微生物高通量测序，发现与根和叶相比，根际土壤中的细菌和真菌在预测小麦产量、P. graminis 和 WYMV 丰度方面效果更优。运用Lefse分析结合随机森林模型分别筛选不同健康状况下的小麦根际微生物标志物，发现健康小麦根际生物标志物，如鞘氨醇单胞菌和根瘤菌，其丰度与WYMV载量呈显著负相关，而与小麦产量呈显著正相关。因此，推测这两类微生物可能在抵御病毒侵染、促进小麦生长中具有关键作用，可作为潜在的有益微生物。
为了验证上述潜在有益微生物是否可有效抵御病毒侵染，作者通过对小麦根际微生物大规模分离培养，从中成功获得属于鞘氨醇单胞菌和根瘤菌属的菌株各1株，分别为Sphingomonas azotifigens和Rhizobium deserti。通过室内水培试验，将两株菌单独或混合接种至染毒/不染毒小麦根际，发现在病毒侵染的条件下，单独或混合接种Sphingomonas azotifigens和Rhizobium deserti可将小麦体内WYMV载量降低83%；在病毒未侵染条件下，二者接种可显著促进小麦生长。
进一步通过转录组测序探究Sphingomonas azotifigens和Rhizobium deserti的抑病促生机制，发现在病毒侵染条件下，接种Sphingomonas azotifigens和Rhizobium deserti后小麦体内茉莉酸和水杨酸信号通路显著上调；在病毒未侵染条件下，二者接种后，小麦体内生长素和细胞分裂素信号通路显著上调。
综上所述，本研究通过采集小麦黄花叶病高发区，不同发病程度的小麦及其根际土壤样本，综合利用差异分析、机器学习和相关性分析的手段，识别了保障小麦健康的潜在有益根际微生物类群，分离培养获得相应菌株后，将其回接至染毒小麦根际，发现根际有益微生物可通过激活小麦茉莉酸和水杨酸途径，显著降低WYMV载量。以上研究结果揭示了根际微生物在抵御土传病毒侵染中的重要作用，并强调了利用根际有益微生物激活植物抗性在土传病害绿色防控和维持植物健康中的潜力。
宁波大学植物病毒学研究所博士生汪方燕为论文第一作者，葛体达研究员、张昊青博士后为论文共同通讯作者。该项研究得到了国家重点研发计划、小麦产业技术体系等项目资助。
