重塑根际微环境：抗枯萎病西瓜品种LW025通过调控土壤微生物群落抑制镰刀菌的机制研究

本研究针对西瓜镰刀菌枯萎病(Fusarium wilt)这一全球性病害，通过连续三季种植抗病品种LW025与感病品种SM1的对比实验，揭示了抗病品种通过重塑根际微环境抑制病原菌的机制。研究发现LW025能显著降低土壤中子囊菌门(Ascomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)丰度，同时富集蓝藻菌(Cyanobacteria)等有益菌群，其根际微生物功能主要与土壤氮循环相关。该研究为基于根际微生态调控的作物抗病技术开发提供了新思路，成果发表于《BMC Microbiology》。

　　

西瓜作为夏季重要水果，其生产长期受土传病害威胁，其中由尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusarium oxysporum f. sp. niveum, FON)引起的枯萎病尤为严重，每年造成全球3150-5850万吨产量损失。传统防治方法效果有限，而近年研究发现植物可通过调控根际微生物组增强抗病性，但抗病品种如何通过根际微生态变化实现持续抗病仍不清楚。针对这一科学问题，江苏省农业科学院等机构的研究团队通过多组学分析，揭示了抗病西瓜品种LW025通过重塑根际微生物群落结构抑制枯萎病的生态机制，相关成果发表在《BMC Microbiology》。

研究采用连续三季温室实验设计，采集抗/感品种根际土壤进行16S rRNA和ITS高通量测序，结合土壤理化性质测定和转录组分析。通过PCoA、ANCOM-BC等生物信息学方法解析微生物群落差异，利用FAPROTAX预测微生物功能，并采用冗余分析(RDA)探究环境因子与微生物的关联。

连续种植降低抗病品种发病程度
连续三季种植发现，抗病品种LW025的病情指数随种植季次显著降低，而感病品种SM1呈上升趋势。转录组分析显示LW025在病原菌侵染后仅2个基因差异表达，暗示其抗性可能依赖根际微环境而非传统防御通路。

根际真菌群落重构特征
PCoA分析表明抗病品种形成独特真菌群落结构，其子囊菌门和壶菌门丰度显著低于感病品种。在属水平上，LW025根际显著富集抗病相关菌属Talaromyces和Schizothecium，同时降低病原菌Fusarium的积累。

根际细菌功能分化
抗病品种根际蓝藻菌门(Cyanobacteria)显著富集，潜在功能分析显示其微生物群主要参与尿素分解、固氮等氮循环过程，而感病品种根际微生物更倾向于硝化作用。

土壤因子与微生物互作
RDA分析揭示病情指数与土壤pH值、过氧化氢酶活性呈显著负相关，与速效磷钾含量正相关。抗病品种根际具有更高的pH值(4.4→5.1)和酶活性，形成不利于病原菌存活的微环境。

该研究首次阐明抗病西瓜品种通过"富集有益菌-抑制病原菌-优化土壤性质"三位一体的微生态调控机制实现持续抗病。相较于传统抗病育种关注植物内在基因，该发现为通过调控根际微生物组提高作物抗病性提供了新策略。特别是蓝藻菌与氮循环菌群的协同作用、Talaromyces等生防菌的富集规律，为开发生态友好型土壤改良剂提供了具体靶标。研究建立的"品种-微生物-环境"互作模型，对解决经济作物连作障碍问题具有重要指导价值。