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为探究魔芋应对细菌性软腐病病原菌（Pcc）胁迫的机制，研究人员以感病 A. konjac 和抗病 A. muelleri 为材料，分析内生微生物组变化。发现 Pcc 胁迫重组微生物组，真菌类群如 Dothideomycetes 和 Sordariomycetes 起关键防御作用，为抗病育种提供新视角。
研究背景
在农业生产中，魔芋（Amorphophallus spp.）作为重要的经济作物，其块茎富含葡甘聚糖（KGM），在食品、化工和医药领域应用广泛。然而，由果胶杆菌属（Pectobacterium spp.）、欧文氏菌属（Erwinia）和迪克氏菌属（Dickeya spp.）等引起的细菌性软腐病，堪称魔芋的 “癌症”，常导致 30%-70% 的产量损失，甚至绝收。其中，胡萝卜软腐果胶杆菌胡萝卜亚种（Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum，Pcc）是危害魔芋的主要病原菌之一，其通过分泌胞外果胶酶和 Ⅲ 型分泌系统产生细菌素（如 carocin、peccin 等），迅速侵染魔芋的叶、叶柄、根和块茎，短时间内即可引发组织腐烂和植株倒伏。
尽管植物与微生物组的互作在抗病过程中至关重要，但目前关于植物内生微生物组在坏死性细菌胁迫下的动态组装和功能适应机制仍知之甚少。多数研究聚焦于根际和叶际微生物组，而对植物内部组织（内生微生物组）在病原菌入侵后的结构与功能变化缺乏系统认知。尤其是针对细菌病原菌引发的快速发病过程（如 Pcc 感染仅需 96 小时即可导致明显症状），内生微生物组是否能在短时间内通过招募有益微生物发挥防御作用，不同抗性魔芋物种及组织器官的响应差异如何，仍是亟待解决的科学问题。
为填补这些研究空白，昆明大学云南省魔芋生物学重点实验室的研究人员以感病魔芋（A. konjac）和抗病种质资源穆勒魔芋（A. muelleri）为研究对象，开展了内生微生物组在 Pcc 胁迫下的动态变化研究。该研究成果发表于《Communications Biology》，为揭示魔芋抗病机制和微生物组调控策略提供了重要依据。
研究方法
研究采用扩增子测序（细菌 16S rRNA 和真菌 ITS 区域）和宏基因组测序技术，分析了两种魔芋在 Pcc 接种后不同时间点（0、48、96 小时）的根、叶柄和叶组织内生微生物组的组成与功能差异。通过非度量多维尺度分析（NMDS）和置换方差分析（PERMANOVA）评估不同因素（物种、组织器官、Pcc 感染）对微生物群落的影响，并利用传统分离培养法筛选具有拮抗 Pcc 活性的内生菌，结合系统发育分析和功能注释解析关键类群的作用机制。
研究结果
1. 感病与抗病魔芋在 Pcc 胁迫下的表型差异
接种 Pcc 后，感病 A. konjac 在 48 小时即出现明显症状，叶柄接种点溢出浑浊液体，内部组织水渍状腐烂；96 小时时组织大面积变黑、液化，植株倒伏。而抗病 A. muelleri 在 48 小时仅表现为叶柄内部组织轻微褐变，96 小时时接种部位形成褐色病斑，但无腐烂和倒伏，显示出显著的抗病性。
2. 内生微生物组组装的影响因素
组织器官是影响内生细菌和真菌群落结构的最主要因素（细菌：R2=0.354，P<0.001；真菌：R2=0.285，P<0.001），其次为物种抗性水平，而 Pcc 感染对细菌群落的影响大于真菌（细菌：R2=0.115，P<0.001；真菌：R2=0.012，P=0.327）。抗病 A. muelleri 富集更多独特的真菌 OTUs，暗示真菌在抗病中的重要性。
3. 细菌群落组成变化
在门水平，变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）为优势类群。Pcc 感染后，感病 A. konjac 叶柄中果胶杆菌属（Pectobacterium）丰度显著升高并成为优势菌，而鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、假单胞菌属（Pseudomonas）等有益菌丰度下降；抗病 A. muelleri 根中甲基杆菌属（Methylobacilus）等固碳菌丰度更高，可能与碳代谢和抗病相关。
4. 真菌群落组成变化
叶和叶柄组织中，座囊菌纲（Dothideomycetes）和粪壳菌纲（Sordariomycetes）是响应 Pcc 胁迫的核心类群。感病 A. konjac 接种后，这两个类群在叶和叶柄中的丰度先升后降，而抗病 A. muelleri 中座囊菌纲持续富集。分离培养表明，46 株真菌菌株（如木霉属 Trichoderma、枝孢属 Cladosporium）对 Pcc 具有强抑制作用，且感染组织中的拮抗菌株分离率显著高于健康组织。
5. 微生物互作网络与功能适应
Pcc 胁迫下，细菌 - 真菌跨域网络中的负相关性增强，提示二者间的生态竞争加剧。抗病 A. muelleri 的真菌内部网络复杂度更高，可能通过增强真菌间的协同作用提升抗病能力。宏基因组分析显示，抗病品种的微生物组在 “细胞壁生物发生”“无机离子转运”“免疫信号调控” 等功能模块上具有显著优势，尤其是碳水化合物酯酶家族（CE1）的富集，可能通过促进木质素合成增强细胞壁强度。
研究结论与意义
本研究首次系统揭示了魔芋内生微生物组在坏死性细菌胁迫下的动态组装规律，发现真菌类群（尤其是座囊菌纲和粪壳菌纲）通过生态竞争和直接拮抗病原菌发挥核心防御作用，且抗病品种通过富集功能特异的微生物组提升环境适应和免疫响应能力。研究结果为利用内生真菌资源开发生物防治剂、解析魔芋抗病机制提供了新方向，也为作物微生物组调控策略在抗病育种中的应用奠定了理论基础。未来可进一步结合菌株基因组学和代谢组学，深入解析关键功能菌群的互作机制，推动其在农业生产中的实际应用。
