近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張福鎖院士團(tuán)隊(duì)合作在《Nature Communications》期刊上發(fā)表題為“Siderophore-producing Bacillus and free-living nematodes are associated with soil suppressiveness to banana root-knot nematodes”研究成果。該研究通過(guò)長(zhǎng)達(dá)11年的田間定位試驗(yàn)，系統(tǒng)揭示了長(zhǎng)期連作誘導(dǎo)香蕉根際微生態(tài)演變的規(guī)律，首次揭示了微生物鐵載體在構(gòu)建土壤抑病功能中的重要作用。該論文的第一作者為廣西大學(xué)盧巧芳副教授（原中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士和博士后）、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后王坤光和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)顧少華研究員，通訊作者為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)顧少華研究員、宋春旭副教授和左元梅教授。

核心發(fā)現(xiàn)：香蕉連作7年后根結(jié)線蟲(chóng)病害自然衰退，土壤進(jìn)入抑病狀態(tài)

香蕉是全球重要的熱帶水果，其產(chǎn)業(yè)對(duì)熱區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。然而，由根結(jié)線蟲(chóng)引起的土傳病害是香蕉連作障礙的主要成因之一，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致減產(chǎn)50%以上。傳統(tǒng)防控依賴(lài)化學(xué)殺線劑，但其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)負(fù)效應(yīng)日益凸顯。因此，挖掘和利用土壤自身的“免疫”功能，成為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)廣西南寧一個(gè)具有11年種植歷史的香蕉連作基地進(jìn)行了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，根結(jié)線蟲(chóng)病害呈現(xiàn)出先升后降的拋物線趨勢(shì)：在連作前5年，發(fā)病率高達(dá)90%以上；令人驚奇的是，從第7年開(kāi)始，發(fā)病率顯著下降至40-50%，土壤進(jìn)入了“抑病狀態(tài)”。

機(jī)制解析：鐵載體介導(dǎo)的跨界對(duì)話構(gòu)建根際防御共同體

為破解土壤如何獲得“免疫力”，團(tuán)隊(duì)整合了形態(tài)學(xué)鑒定、高通量測(cè)序、微生物分離培養(yǎng)、基因組學(xué)、代謝組學(xué)及盆栽驗(yàn)證等多學(xué)科手段，取得以下關(guān)鍵突破：

線蟲(chóng)群落演替規(guī)律：隨著連作年限延長(zhǎng)，土壤線蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。有害的植物寄生線蟲(chóng)（特別是根結(jié)線蟲(chóng)）相對(duì)豐度下降，而有益的自由生活線蟲(chóng)（包括食細(xì)菌線蟲(chóng)、捕食性線蟲(chóng)等）比例大幅上升。

關(guān)鍵微生物挖掘：通過(guò)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析和隨機(jī)森林模型，研究鎖定了一個(gè)與根結(jié)線蟲(chóng)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)的核心細(xì)菌類(lèi)群——ASV1467。從連作11年的香蕉根際成功分離到該菌株，經(jīng)全基因組測(cè)序鑒定為貝萊斯芽孢桿菌（Bacillus velezensis）Y11.1。

功能驗(yàn)證：溫室盆栽試驗(yàn)證實(shí)，接種Y11.1菌株可顯著減少香蕉根系根結(jié)數(shù)和卵塊數(shù)（分別減少46.2%和69.6%），并促進(jìn)植株生長(zhǎng)。

鐵載體的關(guān)鍵作用：深入研究發(fā)現(xiàn)，Y11.1菌株分泌的鐵載體——bacillibactin是構(gòu)建土壤抑病功能的核心分子。趨化性試驗(yàn)顯示，bacillibactin對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)二齡幼蟲(chóng)具有驅(qū)避和殺滅作用，但對(duì)模式自由生活線蟲(chóng)秀麗隱桿線蟲(chóng)卻表現(xiàn)出吸引作用且無(wú)致死效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)首次揭示了微生物鐵載體能夠作為“智能物質(zhì)”，精準(zhǔn)區(qū)分“敵友”——驅(qū)殺病原線蟲(chóng)的同時(shí)，吸引有益線蟲(chóng)富集，從而重塑整個(gè)根際生物網(wǎng)絡(luò)。