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陈剑平院士/微生物生态与土壤健康组联合小麦病毒研究组共同揭示小麦黄花叶病毒病发生与地下微生物群落的关联机制

近日,Agriculture, Ecosystems & Environment期刊在线发表了宁波大学植物病毒学研究所陈剑平院士、羊健研究员和葛体达研究员团队题为“Enrichment of microbial taxa after the onset of wheat yellow Mosaic disease”的研究论文。该研究从土传病害生物防控角度出发,初步解析了小麦病毒病的发生与土壤-作物连续体上微生物群落变化的关系,揭示了作物-土壤系统微生物生态特征与作物健康的关联机制,为土传病毒病的生物防治策略提供了研究方向。

土传中国小麦花叶病毒(CWMV)通过其载体禾谷多黏菌在根际土壤中传播引起冬小麦黄花叶病。然而,植物地下相关微生物对土壤病毒感染的保护作用机制尚不清楚。本研究通过野外田间观测、取样,利用细菌16S rRNA基因和真菌内部转录间隔区测序来研究小麦黄花叶病发生时地下(土壤与根系)相关微生物及其网络关联的变化,探究土传病毒病的发生与地下微生物群落的关系。

结果表明,病害发生后,微生物群落alpha多样性增加,而微生物群从非根际土壤到根系的生物富集过程减弱,说明病害的发生削弱了植物根系的过滤效应。其次,在病害发生后,更多的潜在植物有益菌群和病原体在患病样本中富集;更有趣的是共生网络的规模、和网络连通性与复杂性增加,关键物种被潜在有益的菌群所取代。这些结果表明,病毒性疾病的发生可能是引起地下微生物群落(细菌和真菌)特异性反应的原因。此外,潜在有益类群作为微生物网络中的关键物种,其在根际和根内层的富集,可能有助于在病害爆发后与病原菌争夺生态位,以减少病害对植物的影响。这些结果为土传植物病毒病的生物防治提供了新的思路。通过调节地下微生物群落的特定组成以拮抗病原体感染可能成为防控土传植物病毒病、保障农产品安全、维持农业可持续发展的新策略。

图1小麦黄花叶病毒病发生与地下微生物群落的关系

宁波大学植物病毒学研究所葛老师团队吴传发为本文第一作者,陈剑平院士、羊健研究员和葛体达研究员为本文共同通讯作者。该研究得到了农业农村部小麦岗位科学家项目(CARS-03)和宁波大学王宽诚教育基金等项目的资助。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.agee.2021.107651

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