禾本科植物根系内生真菌Corynascella humicola CHDR1-1的促生长与系统抗性诱导机制研究

本研究从马唐草根系分离获得Chaetomiaceae科真菌Corynascella humicola CHDR1-1，证实其能有效定殖大麦、水稻和小麦根系，在无肥条件下显著促进植物生长(PGP)，并通过激活PR基因表达诱导系统抗性(ISR)抵御稻瘟病菌(Pyricularia oryzae)侵染，为减少农业对化肥农药依赖提供了新型生物防治策略。

　　

在全球农业可持续发展面临环境压力的背景下，减少化学肥料和农药依赖成为迫切需求。植物促生微生物(PGPM)因其生态友好特性备受关注，但禾本科作物相关的植物促生真菌(PGPF)研究远少于双子叶植物。更棘手的是，环境因素如磷含量可能使共生真菌转变为病原态，这种微妙的平衡关系制约着PGPF的应用潜力。

来自神户大学的研究团队从马唐草(Digitaria sp.)根系分离到一株Chaetomiaceae科真菌Corynascella humicola CHDR1-1，通过基因组学、分子生物学和病理学实验，发现该菌株能高效定殖禾本科作物根系，在营养匮乏条件下显著提升大麦和小麦的株高并维持叶片健康，同时诱导对稻瘟病菌(P. oryzae)的广谱抗性。这项发表于《Biological Control》的研究，为开发兼具促生长和生物防治功能的多效型菌剂提供了新思路。

研究采用高通量测序完成CHDR1-1基因组解析，通过qPCR定量其在不同宿主根系的定殖动态。植物实验设置施肥与无肥对照，结合稻瘟病菌离体拮抗试验和活体接种评估抗病性。RT-qPCR检测PR基因(HvPR-1a、TaCht-3等)和JA通路关键因子(Myc2)表达模式，揭示抗性机制。

3.1 真菌分离与系统发育
从日本三田市稻田埂采集的马唐草根系中分离到CHDR1-1，GCPSR多基因系统发育分析确认其为C. humicola。扩增子测序显示该菌在野生马唐草根系的相对丰度最高达36.17%，暗示其作为内生真菌的生态适应性。

3.2 根系定殖特性
qPCR检测发现CHDR1-1在大麦根系的生物量最高(21天达80ng DNA/mg根)，水稻最低。水田条件下水稻根系定殖量仅为旱作条件的1/3，表明淹水环境抑制真菌增殖。值得注意的是，定殖虽引起根系褐变但未抑制生长，同时激活PR基因基础表达。

3.3 促生长效应
在无肥蛭石中，CHDR1-1处理使大麦和小麦株高增加35-40%，叶片健康率(深绿色)提升2倍。但在营养充足的盆栽土中，促生效果仅在生长后期显现，说明其促生作用与宿主营养状态密切相关。

3.4 系统抗性诱导
稻瘟病菌接种实验显示，CHDR1-1预处理使大麦叶片病斑面积减少60-70%，小麦病情指数降低50%。基因表达分析发现：未接种时PR基因表达受抑制，而接种后SA通路标记基因(PR-1、几丁质酶)显著上调，JA通路基因Myc2则呈现"先诱导后抑制"的动态变化，符合ISR的"启动"(priming)特征。

讨论与意义
该研究首次揭示C. humicola作为多功能PGPF的潜力：通过提高氮素利用效率缓解缺肥胁迫，同时通过SA/JA双通路交叉调控实现广谱抗病。不同于经典ISR模型，CHDR1-1能同时激活SA依赖性PR基因，这种"双重启动"机制为其在稻瘟病防控中的应用提供理论基础。值得注意的是，菌株对原始宿主马唐草无促生效果，提示PGPF-宿主互作具有特异性，未来需通过代谢组学解析其分子对话机制。这项研究为开发适用于主粮作物的新一代生物制剂提供了优质菌种资源。