西北农林科技大学（783）植保学院植物病毒与病毒基因工程技术研究团队在葡萄土壤有益微生物“联盟式”抗病机制研究中取得新进展

近日，植保学院植物病毒与病毒基因工程技术研究团队在《Genome Biology》上在线发表题为“Core microbiota recruited by healthy grapevines enhance resistance against root rot disease”的研究论文，揭示了葡萄根腐病抗性中根际有益微生物的招募机制与功能途径。植保学院博士研究生王若彤和生命学院博士研究生张文钰为论文共同第一作者，学院赵磊教授、吴云锋教授，生命学院舒敦涛教授和宁夏大学顾沛雯教授为该论文共同通讯作者。

根系微生物组是植物抵御土传病害的关键防线，然而有益微生物如何影响植物抗病性尚不明确。本研究针对“健康与感病葡萄的根系微生物组有何差异”、“植物是否及如何招募有益微生物”以及“有益微生物通过何种功能途径发挥抗病作用”三大科学问题，对宁夏贺兰山东麓健康与感病酿酒葡萄的根际及根内微生物组进行了系统研究，取得了以下创新性发现：

（1）明确了健康葡萄特异性富集关键有益细菌类群。通过扩增子测序分析发现，健康状态是塑造葡萄根系微生物群落结构的最强驱动因素。在健康葡萄根际土壤中，具有潜在拮抗活性的细菌属如假单胞菌属（Pseudomonas）、芽孢杆菌属（Bacillus）和链霉菌属（Streptomyces）的相对丰度显著高于患病植株。微生物共发生网络分析进一步表明，这些类群是健康植株微生物网络中的核心节点，其稳定性在感病状态下被破坏。

（2）揭示了有益细菌发挥抗病功能的潜在代谢与调控途径。宏基因组功能分析表明，感病导致根际微生物组功能多样性降低。通过宏基因组拼接和参考基因组注释，发现健康植株富集的有益细菌关联着一系列与病害抵抗相关的功能途径。这些途径包括生物膜形成、群体感应、细菌趋化性、鞭毛组装以及多种抗生素（如烯二炔类、四环素类）、生物碱、类固醇等次级代谢产物的生物合成。这些功能基因的富集，为有益微生物通过竞争、拮抗、诱导系统抗性等多重机制协同抑制病原菌提供了分子基础。

（3）鉴定了宁夏产区葡萄根腐病的主要病原并验证了有益菌的抗病功能。通过培养组学从病根中分离鉴定出茄病镰刀菌（Fusarium solani）为当地葡萄根腐病的主要病原菌。同时，从健康根际土壤中分离出的假单胞菌、芽孢杆菌和链霉菌菌株在平板和盆栽试验中均显示出对F. solani的显著拮抗作用，能有效降低葡萄幼苗的病害发生，其中芽孢杆菌HB13的抑菌效果最佳。

酿酒葡萄根际招募有益微生物抵御葡萄根腐病侵染的模式图

该研究构建了“微生态网络结构-核心功能菌群-基因通路调控”这一葡萄根际调控网络，不仅深化了对植物-微生物互作与病害抗性关系的理解，更为利用有益微生物资源（如假单胞菌、芽孢杆菌和链霉菌）开发生物防治菌剂、实现葡萄根腐病的绿色防控提供了直接的理论依据和宝贵的菌种资源，对保障葡萄产业健康可持续发展具有重要意义。

该研究得到了宁夏回族自治区重点研发计划和陕西省重点研发计划等项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1186/s13059-025-03905-y

编辑：王学锋

终审：刘玉峰