Microbiome：根际群落的选择揭示出可降低根病的细菌 | 微生物专题

题目：Rhizosphere community selection reveals bacteria associated with reduced root disease

根际群落的选择揭示了与减少根病相关的细菌

期刊：Microbiome

上线时间：2021.4

通讯作者：Timothy C. Paulitz

摘要

      背景：微生物通过增加养分利用率、产生植物生长激素和抵御病原体来使植物受益。然而，很大程度上还不知道植物是如何改变根微生物群落的。

      结果：在这项研究中，我们使用了一个多循环选择系统和土传真菌病原体立枯丝核菌Rhizoctonia solani AG8(以下简称AG8)的感染来检测植物如何影响根际细菌群落和招募有益微生物来抑制土传真菌病原体和促进植物生长。温室中连续种植显著增强了对AG8敏感的小麦品种的病害抑制。利用16S rRNA基因的深度测序分析根际土壤微生物群落，揭示了在连续的小麦种植中组装的不同细菌群落特征。由AG8感染根际形成的细菌群落群不同于没有AG8感染的根际群落。有趣的是，在种植周期中小麦根际病害最低的细菌群落逐渐与小麦根际病害最严重的细菌群落分离。AG8的连续单培养和应用增加了一些具有潜在拮抗活性的细菌属的丰度，如Chitinophaga, Pseudomonas, Chryseobacterium, ， Flavobacterium和植物促生与固氮菌包括Pedobacter, Variovorax与Rhizobium。此外，共分离出35种47株细菌。其中，11株和5株分别对AG8和稻纹枯病菌Rhizoctonia oryzae 具有体外拮抗活性。值得注意的是，在体外Janthinobacterium对土传病原菌Pythium ultimum, AG8与 R. oryzae 表现出广泛的拮抗作用，并且在土壤中对AG8具有疾病抑制活性。

      结论：结果表明，连续的小麦种植和病原体感染可以形成根际微生物群落，特别是积累一组有益微生物。我们的发现表明，土壤群落选择可能为解决与植物病害和作物生产力相关的农艺问题提供了潜力。

本文验证了前面总结的土壤遗产，在疾病连续爆发的系统中，植物可能会更高效招募有益菌抵抗病原菌。Cell：土传遗产 | 微生物专题

图片来源：（Raaijmakers, J.M., and Mazzola, M. (2016). ECOLOGY. Soil immune responses.

 Science352, 1392–1393）

图1：本研究提出了小麦多周期种植的筛选方案。星号表示选择植物为下一个周期准备土壤泥浆接种剂。CK:控制无AG8感染的植物；b:处理“不好”的植物(最严重的麦根病)；g:处理“好”的植物(小麦根病最少)；m:中度根部疾病的植物。

图2：小麦生长周期中新鲜麦苗的长度a和重量b。

图3：基于欧式距离的丰富细菌分类群的热图。

图4：周期与处理间的群落结构差异。

表1、2分别表示了周期与处理间群落多样性差异。

图6、7：种植周期和立枯丝核菌AG8感染显著影响细菌科、属的热图。

图8：在周期2 (a)和周期9 (b)中，在“g”处理(小麦根病最少)和“b”处理(小麦根病最严重)之间，从植物根际土壤中鉴定出差异丰富的OTUs。

图9：Janthinobacterium对土传病原菌的抑制活性。体外拮抗试验a。Janthinobacterium抑制小麦根腐病的研究b。

表3、4表明Janthinobacterium对病原菌的抑制能力。

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