撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院顧沁教授、高學(xué)文教授、熊武教授團(tuán)隊(duì)合作（博士研究生徐鈺姣、汪志遠(yuǎn)為論文第一作者），在 Cell 子刊Cell Host & Microbe上發(fā)表了題為：Keystone Pseudomonas species in the wheat phyllosphere microbiome mitigate Fusarium head blight by altering host pH 的研究論文，該研究還被選為當(dāng)期封面論文。

小麥赤霉病是威脅全球農(nóng)業(yè)生物安全的重大真菌病害，該研究發(fā)現(xiàn)，禾谷鐮孢菌侵染小麥時(shí)，會(huì)通過(guò)誘導(dǎo)寄主堿化來(lái)增強(qiáng)自身致病力。與此同時(shí)，小麥穗部的天然微生物群落中潛藏著一類能夠“以酸制堿”的守護(hù)者——寄主酸化型假單胞菌。這些細(xì)菌在赤霉病菌侵入時(shí)被招募至麥穗，分泌有機(jī)酸降低病原菌誘導(dǎo)的寄主堿化效應(yīng)，從而有效抑制赤霉病發(fā)展。

這項(xiàng)研究揭示了寄主、病原體與有益微生物間圍繞 pH 的精妙博弈，并展示了通過(guò)調(diào)控寄主微環(huán)境實(shí)現(xiàn)作物綠色防控的新思路。

該封面圖片描繪了小麥穗部的微環(huán)境，其中鐮狀圖標(biāo)象征著禾谷鐮孢菌這種真菌病原體，它通過(guò)使寄主組織堿化來(lái)促進(jìn)感染。紅色和藍(lán)色的微生物分別代表兩種假單胞菌菌株，它們分別促進(jìn)（紅色）或抑制（藍(lán)色）這種堿化。該研究發(fā)現(xiàn)，在病原體入侵期間，小麥葉際富集的使寄主酸化的假單胞菌會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸來(lái)恢復(fù) pH 平衡，展示了微生物組驅(qū)動(dòng)的寄主微環(huán)境調(diào)節(jié)如何增強(qiáng)植物對(duì)赤霉病的防御。

葉際微生物群在支持寄主生理功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，病原體侵染期間，葉際相關(guān)微生物組的動(dòng)態(tài)變化及其對(duì)植物健康的影響尚不明確。

在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，葉際微生物能夠減輕由禾谷鐮孢菌（Fusarium graminearum）引起的小麥赤霉病——該病原菌通過(guò)誘導(dǎo)寄主堿化促進(jìn)感染。

通過(guò)小麥穗部微生物群落分析和宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，假單胞菌屬在染病小麥穗部顯著富集。從染病小麥穗部分離的 595 個(gè)細(xì)菌菌株（包括 196 個(gè)假單胞菌分離株）中，研究團(tuán)隊(duì)鑒定出部分富集的假單胞菌分離株（寄主酸化型假單胞菌）能夠“以酸制堿”，通過(guò)產(chǎn)生有機(jī)酸抵消病原體引起的 pH 值升高。

體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，小麥穗部對(duì)特定寄主酸化假單胞菌存在選擇性促進(jìn)作用。田間試驗(yàn)表明，寄主酸化假單胞菌菌株能有效防控赤霉病。這些發(fā)現(xiàn)揭示了有益微生物在寄主 pH 調(diào)控中的核心作用，為植物病害的可持續(xù)防控提供了新路徑。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(25)00450-0