近日，中國農業(yè)大學農學院曾昭海教授、楊亞東副教授在《Plant Communications》期刊上發(fā)表題為Synthetic communities and key metabolite-driven enrichment of keystone rhizosphere microbes suppress bacterial wilt disease in peanut的研究成果。中國農業(yè)大學農學院在讀博士生禹桃兵為論文第一作者，曾昭海教授和楊亞東副教授為論文的共同通訊作者。

該研究利用擴增子測序和LC-MS技術，比較了抗病品種（日花3）與感病品種（日花99）在青枯病病原菌入侵下的根際微生物群落組成與代謝物差異及其相互關系。分離根際關鍵微生物并結合微生物-代謝物共培養(yǎng)，明確了特定代謝物對關鍵微生物生長的影響。最后，確定用于后續(xù)研究的關鍵微生物和代謝物，通過構建人工菌群（SynCom）及其與代謝物組合，解析根際關鍵微生物協(xié)助感病品種花生抵御青枯病入侵的潛在機制。研究發(fā)現(xiàn)，青枯病病原菌（R. solanacearum）接種顯著降低感病品種微生物多樣性和網(wǎng)絡復雜性，增加抗病品種微生物網(wǎng)絡復雜性。接種R. solanacearum的抗病品種顯著富集多個與植物健康相關的代謝途徑（如鏈霉素生物合成、苯丙烷生物合成和異黃酮生物合成），并特異性富集三種潛在關鍵微生物與四種關鍵代謝物。體外微生物-代謝物共培養(yǎng)實驗證實，這些代謝物能夠促進三種潛在關鍵微生物的生長。體外細菌/真菌-細菌互作實驗表明，由三個菌株組成的人工菌群（SynCom4）對R. solanacearum生長的抑制效果優(yōu)于單一菌株或兩個菌株組成的合成群落。盆栽驗證實驗表明，SynCom4與代謝物聯(lián)合施用比SynCom4單獨施用抑制病原菌入侵的效果更佳，并顯著富集更多有益微生物。富集的這些有益微生物通過激活宿主免疫系統(tǒng)、誘導木質素合成及槲皮素、二氫槲皮素和矢車菊素等抗菌化合物的產(chǎn)生，進一步增強花生對病原菌的抗性。