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为探究链霉菌（Streptomyces）生防机制，研究人员以青枯菌（Ralstonia solanacearum）为模型病原，结合合成群落（SynCom）、多组学分析等，发现其生防效能与根际微生物组转变相关，尤其 Stenotrophomonas maltophilia 和 Paenibacillus cellulositrophicus 的协同作用显著，为农业生物防治提供新方向。
论文解读
在农业生产的土壤微生态世界里，植物根际如同一个充满神秘互动的 “小社会”，众多微生物在此栖息繁衍，其中链霉菌（Streptomyces）作为知名的 “生防卫士”，因其能产生抑制植物病原菌的生物活性化合物而备受关注。然而，过往研究大多聚焦于链霉菌与病原菌、植物的直接互作，却忽视了其与更广泛的土壤微生物组之间错综复杂的关系。这种认知缺口使得在实际应用中，链霉菌生防剂的效果常因土壤环境差异而波动，如何提升其在自然土壤中的稳定性和有效性，成为农业微生物领域亟待攻克的难题。
为解开这一谜团，南京农业大学的研究团队以番茄青枯病这一全球性土壤传播病害为研究对象，围绕链霉菌与根际微生物组的互作机制展开深入研究。研究以青枯菌（Ralstonia solanacearum QL-Rs1115）为模型病原菌，通过构建包含 100 株番茄根际代表性细菌的合成群落（SynCom），模拟自然根际微生态环境，结合温室接种实验、体外共培养试验及转录组、代谢组等多组学技术，系统探究链霉菌生防效能的关键驱动因素。研究成果发表于国际期刊《Microbiome》，为揭示根际微生物协同抑病机制提供了新视角。
研究采用的关键技术方法包括：一是利用合成群落（SynCom）模拟自然根际微生物组成，通过温室实验比较链霉菌单独接种与联合 SynCom 接种的生防效果；二是运用 16S rRNA 扩增子测序分析根际微生物群落结构变化，结合分子生态网络分析（MENA）筛选关键微生物类群；三是通过体外共培养实验和代谢物交叉喂养试验，解析微生物间的代谢互作关系；四是借助转录组（RNA-seq）和代谢组（LC-MS/MS）技术，挖掘链霉菌在关键微生物影响下的基因表达和代谢物变化。
研究结果
链霉菌的生防效能并非依赖直接拮抗
研究筛选的 50 株链霉菌在体外均对青枯菌表现出抑菌圈，但温室实验显示其生防效率（BE）差异显著（8.34%-100%），且体外抑菌圈直径与自然土壤中的生防效率无显著相关性（P=0.82，R2<0.01）。进一步在无菌基质中联合 SynCom 实验表明，链霉菌与 SynCom 的协同作用可显著提升生防效率（平均 70.56% vs 单独链霉菌 48.73%），提示根际微生物组对链霉菌生防效能至关重要。
链霉菌驱动根际微生物组结构重塑，富集关键类群
16S rRNA 测序分析显示，链霉菌接种显著改变 SynCom 群落结构，解释 41% 的群落变异（P<0.001，R2=0.41）。高生防效率处理组中， Stenotrophomonas maltophilia CSC98 和 Paenibacillus cellulositrophicus CSC13 为共富集的关键类群。分子生态网络分析表明，CSC98 和 CSC13 与链霉菌及青枯菌存在强关联，其中 CSC98 的相对丰度与病原菌密度呈显著负相关（R2=0.26，P<0.001），而 CSC13 则通过代谢物诱导链霉菌增强抑菌能力。
关键类群通过代谢互作协同增强链霉菌抑菌能力
体外共培养实验表明，链霉菌 R02 代谢物可促进 CSC13 生长，但对 CSC98 无影响；CSC98 与 CSC13 之间存在互惠生长效应。尽管 CSC98 和 CSC13 单独无抑菌活性，但 CSC13 代谢物可显著增强链霉菌 R02 对青枯菌的抑制效果。代谢组分析显示，CSC13 诱导链霉菌 R02 产生赤霉素 E（Erythromycin E），其在 CSC13+R02 组中的丰度较 R02 单独组提升 14.93 倍。转录组分析揭示，CSC13 通过上调链霉菌中与赤霉素 E 合成相关的关键基因（如 katG、DLAT、acdH）及代谢通路（如缬氨酸 - 亮氨酸 - 异亮氨酸降解、次生代谢物合成），激活其抑菌潜能。体外抑菌实验证实，赤霉素 E 对青枯菌的最小抑菌浓度（MIC）为 0.25 μg/mL，直接验证其抑菌活性。
研究结论与意义
本研究颠覆了传统认为链霉菌生防依赖直接拮抗的认知，揭示其与根际关键微生物类群的代谢互作是生防效能的核心机制。 Stenotrophomonas maltophilia 通过营养竞争抑制青枯菌，而 Paenibacillus cellulositrophicus 则通过代谢物诱导链霉菌产生赤霉素 E，三者形成 “协同网络”，共同构建抑病型根际微生态。研究首次阐明本土微生物关键类群在链霉菌生防中的 “桥梁” 作用，为突破生防菌田间应用瓶颈提供了新思路 —— 即通过靶向调控微生物互作网络，设计 “功能菌群模块” 提升生物防治的稳定性和可持续性。这一发现不仅深化了对根际微生物组功能的理解，也为生态农业中替代化学农药的微生物制剂研发提供了理论基石，推动 “微生物组工程” 在绿色农业中的实际应用。
