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青枯菌(Ralstonia solanacearum,Rs)引发的细菌性枯萎病常存在无症状潜伏感染现象,且根际微生物在植物抗性中的作用不明。研究人员以 H15 和 Q9 两个马铃薯品种为对象开展研究,发现潜伏感染植株能招募有益微生物组抑制 Rs,为病害防治提供新思路。
青枯菌(Ralstonia solanacearum,Rs)引发的细菌性枯萎病,常出现无症状的潜伏感染情况,即植株检测出 Rs 呈阳性,但却没有明显症状。虽然潜伏感染与病原体接触有关,然而根际微生物在植物抵抗感染过程中扮演的角色尚不明确。本研究旨在探究潜伏感染的马铃薯植株是否能够招募有益微生物组,来减轻 Rs 的感染。
研究选用了两个马铃薯品种,分别是高感品种 H15 和低感品种 Q9,并在高病原体压力环境下进行测试。研究人员对根际样本开展了全长 16S rRNA 测序以及微生物网络分析,以此来检测微生物组的反应。同时,运用平板抑制试验和温室接种试验,从潜伏感染样本中筛选并验证潜在的有益细菌。
结果显示,两个品种对感染的抗性差异显著,H15 有 86.67% 的植株出现症状,而 Q9 仅 38.71% 的植株出现症状,并且 Q9 中潜伏感染的频率(61.29%)高于 H15(13.33%)。α- 和 β- 多样性分析表明,患病植株和潜伏感染植株的微生物群落存在明显差异。香农指数(Shannon index)与病害严重程度呈正相关(斯皮尔曼相关系数r = 0.733,p = 0.016),β- 多样性分析则揭示微生物群落组成与疾病进展之间存在显著关联(Mantel r = 0.859,p = 0.0015)。在潜伏感染的 Q9 植株中,观察到更为稳健的微生物网络,其模块性和聚类系数更高,且富含假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)。研究人员分离出 43 株细菌菌株,并将它们聚类为 7 个操作分类单元(OTUs)。其中,恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)XC1 对 Rs 的抑制作用最强,在温室试验中能有效减轻枯萎症状。
研究表明,潜伏感染的植株会主动招募并组装有益的根际微生物组,这些微生物组增强了微生物网络的稳定性,抑制了病原体的活性。这种由微生物组介导的抗性,凸显了利用有益微生物实现可持续病害防治的潜力。