文章题目：Synthetic community derived from graftedwatermelon rhizosphere provides protection for ungrafted watermelon against Fusarium oxysporum via microbial synergistic effects
期刊：Microbiome
影响因子：13.8
发表时间：2024
关键词：合成群落，社区简化，疾病抑制，种间协同作用
参考文献：Yizhu Q, Zhendong W, Hong S, et al.Synthetic community derived from grafted watermelon rhizosphere provides protection for ungrafted watermelon against Fusarium oxysporum via microbial synergistic effects. Microbiome, 2024,12(1):101-101.
1. 研究背景
● 植物微生物群对植物生长和健康具有重要作用，特别是在增强植物对疾病的抵抗力方面。但由于化肥过度使用和单一作物种植方式破坏了土壤微生物生态系统平衡，导致有益微生物种群减少，作物病害加剧。
● 抗性作物相比易感作物对土传病原菌引起的病害症状较少。根际微生物移植（RMT）可调节土壤保护性微生物群，抑制枯萎病，但相关核心微生物组的实际应用还需进一步研究。传统引入单一核心菌株的方法受自然环境中复杂本地微生物群影响，而SynComs作为有效工具，在非无菌环境中增强植物健康和赋予抗性方面具有潜力，但在构建方法和有效性方面存在争议。
2. 研究目的
了解根际微生物群，特别是嫁接西瓜根际微生物群在增强西瓜对由尖孢镰刀菌引起的枯萎病的抗性方面的具体作用。构建包含从嫁接西瓜根际获得的核心细菌菌株的SynCom，并评估其在非无菌土壤环境中对未嫁接西瓜生长和抗病能力的影响。探索SynCom中细菌之间的协同相互作用，分析这些协同作用如何促进植物生长。开发一种有效的构建和简化功能性SynCom的方法，为可持续农业提供新的解决方案。
3. 科学问题
● 根际微生物群具体如何增强西瓜对枯萎病的抗性能力？
● 如何从嫁接西瓜根际微生物中筛选出核心细菌菌株构建有效的 SynCom？以及如何进一步简化SynCom，使其在促进植物生长和抗病方面仍能保持良好效果？
● SynCom 成员之间存在怎样的协同相互作用？这些协同作用如何在分子、代谢等层面促进植物生长？
4. 实验材料与方法
● 试验设置两个区域，一个是未嫁接西瓜连作区，另一个是嫁接西瓜（葫芦砧木）连作区。每个区域包括两个小区。
● 样本采集：在南京蔬菜花卉科学研究所采集4个小区的植物样本及根际土壤样本（共28株植物）。
● DNA 提取、测序与分析测定根际土壤中尖孢镰刀菌丰度。
● 细菌分离、鉴定与培养以及在不同肥力梯度土壤中可培养细菌的培养定量测序，确定核心微生物。
● SynCom 构建与盆栽试验，设置4个处理组：接种 SynCom（SBC）、尖孢镰刀菌（FON）、SynCom 和尖孢镰刀菌（SBC + FON）、无菌水（对照，CK），测定植物地上部分鲜重、高度等一系列相关指标。
● 简化 SynCom 对植物健康的影响实验，构建3种不同简化 SynCom 的方法，对植物生长指标的测量。
5. 结果与讨论
● 未嫁接西瓜的病情指数显著高于嫁接西瓜，同时未嫁接西瓜根际微生物群落显著不同于嫁接西瓜。从嫁接西瓜根际土壤中分离并鉴定出16株核心细菌，构建合成菌群（SynCom）。SynCom明显地促进西瓜生长并显著降低西瓜枯萎病病情指数。
● 对微生物群落分析结果表明，仅接种FON处理的细菌多样性显著低于其他处理，而合成群落+FON处理（SBC+FON）细菌群落多样性与CK和SBC差异不显著，说明接种SynCom在应对病害侵染时可恢复微生物多样性。同时接种SynCom提高了Pseudomonas、Enterobacter、Solirubrobacter和Streptomyces的相对丰度，且16株核心细菌所对应的ASVs相对丰度与病原菌丰度显著负相关。宏基因测序结果表明，在SBC和SBC+FON处理中富集了相同的代谢途径，如双向组分系统和假单胞菌的生物膜形成，且假单胞菌（ASV 37）丰度与病原菌丰度显著负相关。
● 通过体外共培养实验发现，7株核心菌能促进菌株P. aeruginosa Q6的生长。代谢组学分析结果表明，菌株间的促生作用主要由于具有更小的物质竞争重叠。在此基础上进一步简化合成群落（P. aeruginosa Q6+与之具有协同效应的7株菌，SSC8）。研究结果表明，与CK相比，SSC8处理显著促进植物生长，且SSC8促生效果与16株菌的合成群落（SBC）效果相当，这说明简化的SynCom可以通过协同作用诱导有益效应存在于其中的微生物之间，从而促进植物健康达到与初始SynCom相同的程度。
图1 该菌群促进了植物生长，减轻了病害。a-d未嫁接西瓜植株的苗高、鲜重、干重和根重。e-h接种后6周的未嫁接西瓜植株的代表性图像，无菌水（CK）、SynCom（SBC）、SynCom 和F. oxysporum（SBC + FON）和F. oxysporum（FON）。i.不同处理（CK、SBC、SBC + FON、FON）下的枯萎病病情指数。j F.不同处理植物根际尖孢菌密度的差异。k接种SynCom的相对防治效果。相对防治效果（%）= [（防治病情指数-治疗病情指数）/防治病情指数] × 100。其中，对照组指FON组，治疗组指SBC + FON组。根据邓肯检验，方框上方的不同字母表示P < 0.05的显著差异（n = 8-10）。用无菌水接种的CK未嫁接西瓜植株、用SynCom接种的SBC未嫁接西瓜植株、用SynCom和F. oxysporum、FON未嫁接西瓜植株接种F. oxysporum
图4 不同简化SynComs对植物生长的影响。a用无菌水接种后6周的未嫁接西瓜植物（CK）、网络度排名前4的物种（SSC 4D）、网络度排名前8的物种（SSC 8D）、具有协同效应的8个物种（SSC 8）和所有16个核心菌株（SBC）的代表性图像。b-d植物的茎高、根重和干重。字母表示显著差异（P < 0.05）
