廣東
近日，西北農林科技大學園藝學院蘋果抗逆與品質改良創新團隊馬鋒旺教授/李超教授課題組聯合山東農業大學毛志泉教授課題組在國際權威學術期刊《Microbiome》上在線發表了題為“MdUGT88F1 enhances plant resistance to Fusarium proliferatum f.sp. malus domestica MR5 via root exudate-mediated assembly of disease-suppressive rhizosphere microbiota”的研究論文，該研究從基因調控根際微生態視角，解析了MdUGT88F1調控根系分泌物組分、富集有益芽孢桿菌群落、抑制病原菌Fpmd MR5生長及毒素合成的調控路徑，揭示了通過靶向重塑根際微生物組防控蘋果連作障礙的新策略。博士后段亞楠和博士畢業生馬子清為論文共同第一作者，馬鋒旺教授和李超教授為共同通訊作者。
蘋果重茬連作障礙嚴重制約我國蘋果產業可持續發展。該病害主要由根皮苷積累及Fusarium proliferatum f.sp. malus domestica MR5（Fpmd MR5）病原菌共同引起。MdUGT88F1可調控根皮苷生物合成并提升植株抗病性，但該基因如何塑造根際微生物組、進而調控蘋果對Fpmd MR5的抗性機制尚不明確。
圖1 MdUGT88F1通過根系分泌物介導招募抑病微生物群調控植物免疫作用的示意圖
本研究以野生型和MdUGT88F1轉基因蘋果株系為材料，系統探究了MdUGT88F1控根際微生物組以緩解蘋果連作障礙的機制。與野生型及MdUGT88F1過表達（OE）植株相比，MdUGT88F1-RNAi植株表現出更強的連作障礙耐受性，表現為病害嚴重程度降低、根際土壤中Fpmd MR5豐度下降以及根皮苷含量降低。進一步的盆栽試驗表明，植株根際細菌群落結構差異主要由群落組成變化驅動。多組學聯合分析揭示，具有多種植物促生性狀的芽孢桿菌科成員在MdUGT88F1-RNAi植株根際中被富集，且這種富集僅發生在Fpmd MR5入侵時。通過代謝組學分析發現MdUGT88F1-RNAi植株根際D-塔格糖、D-半乳糖、蔗糖、3-O-甲基-D-葡萄糖、麥芽糖醇富集。外源添加這些代謝物能促進芽孢桿菌的增殖，并增強植株對Fpmd MR5的抗性。體外試驗表明，被招募的芽孢桿菌能夠顯著抑制Fpmd MR5的菌絲生長和伏馬菌素B1的產生，并減輕植株的病害癥狀。通過向連作土壤接種由Bacillus velezensis，Bacillus mojavensis，Bacillus subtilis，Bacillus amyloliquefaciens和Bacillus licheniformis組成的合成菌群，可顯著降低鐮刀菌病原菌豐度并促進蘋果植株生長，進一步驗證了上述調控效應。這些結果表明，靶向調控根際微生物組是一種高效的益生元防控策略，可通過激活根際有益微生物活性間接提升植株抗病性。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1186/s40168-026-02416-7
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