我國學(xué)者揭示馬鈴薯瘡痂病發(fā)病新機(jī)制

2019年2月1日，國際微生物學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Microbiome》（微生物組）雜志在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)高崢和周波課題組題為“The occurrence of potato common scab correlates with the community composition and function of the geocaulosphere soil microbiome”的研究論文，揭示馬鈴薯瘡痂病與土壤微生物組的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系。

馬鈴薯瘡痂病是由生痂鏈霉菌引起的世界范圍內(nèi)的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)病害。病原菌能夠種傳和土傳，隨著種植年限的增加，瘡痂病的發(fā)病幾率逐年增加，瘡痂病危害日趨嚴(yán)重。大量研究報(bào)道，土壤微生物與植物健康狀況密切相關(guān)。前人已發(fā)現(xiàn)一些微生物（Bacillus，Pseudomonas等）能夠降低瘡痂病的發(fā)病率和發(fā)病程度，但關(guān)于土壤微生物組與瘡痂病的關(guān)系依然研究較少。

研究按照發(fā)病等級，選取發(fā)病較重和發(fā)病較輕的馬鈴薯植株，每株采集薯表土、根際土、根區(qū)土、壟溝土。熒光定量PCR和擴(kuò)增子高通量測序發(fā)現(xiàn)，薯塊表層微環(huán)境與瘡痂病發(fā)生緊密相關(guān)。與發(fā)病重的樣品相比，發(fā)病輕的薯表土病原菌和細(xì)菌豐度較低、細(xì)菌多樣性較高、菌群共存網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜。相關(guān)性分析揭示，貪食菌、寡養(yǎng)單胞菌和農(nóng)桿菌等微生物與瘡痂病顯著正相關(guān)；地芽孢桿菌、短桿菌和某類地嗜皮菌與瘡痂病顯著負(fù)相關(guān)。為進(jìn)一步解析微生物群落功能與瘡痂病發(fā)生的聯(lián)系，研究進(jìn)一步對薯表土進(jìn)行了宏基因組測序。發(fā)現(xiàn)參與ABC transporters、bacterial secretion system、quorum sensing、nitrogen metabolism和一些cytochrome P450相關(guān)代謝途徑的基因顯著富集在發(fā)病重薯表土中，這些功能多數(shù)與植物病害發(fā)生以及瘡痂病毒素合成相關(guān)；而一些抗生素合成相關(guān)代謝途徑顯著富集在發(fā)病輕薯表土中。研究首次系統(tǒng)解析了土壤微生物組成和功能與馬鈴薯瘡痂病的關(guān)系，對揭示瘡痂病的發(fā)生機(jī)制和防治瘡痂病具有重要意義。