有机肥调控番茄根系分泌miRNA促进有益根际微生物扩增并抑制青枯病菌增殖的机制研究

为解决番茄青枯病防治中化学农药带来的环境风险问题，研究人员开展有机肥(OF)调控番茄根系分泌微小RNA(miRNA)介导根际微生物组抑制Ralstonia solanacearum的研究。研究发现有机肥诱导番茄分泌sly-miR159和sly-miR319c-3p，前者促进Streptomyces和Bacillus生长，后者直接抑制病原菌增殖，为植物-微生物互作提供了新机制。该成果发表于《Microbiome》，为发展绿色防控技术提供了理论依据。

　　

番茄青枯病是由Ralstonia solanacearum引起的毁灭性土传病害，每年造成巨大经济损失。传统化学防治不仅导致病原菌抗性增强，还会破坏土壤微生态平衡。近年来，利用有机肥构建抑病土壤(disease-suppressive soil)成为研究热点，但其分子机制尚未完全阐明。植物通过"求救"(cry for help)机制招募有益微生物抵抗病原菌入侵，但植物如何精确调控这些微生物的功能基因仍存在认知空白。同时，真核生物与原核生物通过微小RNA(microRNA, miRNA)的跨界调控现象为理解植物-微生物互作提供了新视角。

华南农业大学的研究团队在《Microbiome》发表研究，首次揭示有机肥通过诱导番茄根系分泌sly-miR159和sly-miR319c-3p，分别促进有益菌Streptomyces/Bacillus增殖和直接抑制Ralstonia solanacearum生长的双重机制。通过六代盆栽实验发现，有机肥处理组(OF)比化肥组(CF)显著降低病情指数(52.43% vs 64.33%)和病原菌丰度(3.99×10⁵ vs 6.60×10⁶ copies/g)。透射电镜证实根系分泌的外泌体样囊泡(exosome-like extracellular vesicles)是miRNA的载体，qPCR显示OF组sly-miR159表达量比CF组高26.68倍。16S rRNA测序发现OF组显著富集Streptomyces和Bacillus等有益菌属。共培养实验证明sly-miR159促进Bacillus subtilis和Streptomyces fradiae生长，而sly-miR319c-3p直接抑制病原菌。组分分析表明有机肥中可溶性大分子(非微生物组分)诱导miRNA分泌，微生物组分提供有益菌群，二者协同建立抑病土壤。

关键技术包括：六代番茄盆栽实验建立抑病土壤模型；透射电镜(TEM)观察根际外泌体；qPCR定量miRNA和功能菌；16S rRNA扩增子测序分析微生物组；细菌共培养评估miRNA功能；有机肥组分分离实验(全肥、可溶组分、微生物组分、非微生物组分)。

番茄青枯病抑病土壤的形成
经过六代种植，OF和CF组病情指数均显著降低(P<0.05)，但OF组效果更显著(52.43% vs 64.33%)。qPCR检测显示OF组植株和根际土壤中病原菌绝对丰度分别比CF组低12.8倍和16.5倍，表明有机肥更有效建立抑病土壤。

番茄根系分泌miRNA的验证
TEM观察到根际土壤中存在外泌体样囊泡，证实miRNA分泌途径。OF组中sly-miR159、sly-miR319c-3p等6种miRNA表达显著高于CF组，其中sly-miR159差异最显著。

根际微生物组与有益菌分析
α/β多样性分析显示OF组微生物多样性更高。ANCOM-BC2分析发现Pseudonocardia、Streptomyces等6个属组间差异显著。相关性分析确定Streptomyces和Bacillus丰度与病情指数负相关，被选为关键有益菌。

番茄miRNA与根际微生物组的关联
sly-miR159、sly-miR319c-3p和sly-miR166与病情指数显著负相关。仅sly-miR159与Streptomyces/Bacillus呈正相关，提示其可能调控有益菌功能。

番茄miRNA对关键菌生长的影响
合成miRNA共培养实验显示：sly-miR159促进B.subtilis(10-17小时)和S.fradiae(3-29小时)生长；sly-miR319c-3p抑制R.solanacearum增殖(11-25小时)；而sly-miR166无显著影响。

有机肥活性组分分析
全肥(F)和可溶组分(S)处理组病情指数最低(44.69-56.16%)。非微生物组分(NM)显著诱导miRNA分泌但抑病效果有限，微生物组分(M)单独使用效果次于全肥，说明需要组分协同。

该研究首次阐明植物通过分泌miRNA精确调控根际微生物功能的分子机制，突破传统"求救"理论仅关注根系分泌物的局限。发现sly-miR159具有"一箭双雕"功能——既促进有益菌增殖又抑制病原菌，为发展靶向调控根际微生物组的生物肥料提供新策略。有机肥中可溶性大分子和微生物组分的协同作用机制，为设计复合型有机肥提供理论指导。这些发现不仅拓展了对植物-微生物跨界交流的认知，也为绿色防控土传病害开辟了新途径。