琥珀酸通过招募鞘氨醇单胞菌增强番茄对青枯病的抗性机制研究

本研究针对番茄青枯病防治难题，通过系统评估23种根系分泌物对病原菌Ralstonia solanacearum的调控作用，发现琥珀酸(SA)能通过特异性富集Sphingomonas sp. WX113显著增强番茄抗病性。研究结合16S rRNA测序和体外验证，揭示SA通过增强有益菌拮抗活性而非直接抑制病原菌的新机制，为根际微生物组调控和土传病害防治提供了创新策略。

　　

番茄青枯病是由Ralstonia solanacearum引起的毁灭性土传病害，每年造成全球农业生产重大损失。传统防治依赖化学农药，但面临环境压力和病原菌抗药性等问题。植物根系分泌物作为"地下语言"，在调控根际微生物组和抵御病原入侵中起关键作用，然而其具体作用机制仍不明确。特别是琥珀酸(SA)等有机酸成分，虽已知能促进植物健康，但其通过微生物组增强植物抗病性的分子机制尚待揭示。

南京农业大学资源与环境科学学院的研究团队在《Environmental Microbiome》发表的研究，系统评估了23种根系分泌物对番茄青枯病的影响。通过温室实验发现17种物质能降低病害指数，其中SA表现出最显著效果——完全抑制病害发生。进一步研究发现，SA既不直接抑制病原菌生长，也不影响无菌条件下番茄植株健康，暗示其作用依赖于根际微生物组。通过16S rRNA扩增子测序和网络分析，鉴定出Sphingomonas sp. WX113是SA调控的关键菌株。体外实验证实SA能增强该菌株对R. solanacearum的拮抗活性，两者联用可实现100%防效。

研究采用多组学方法：通过96孔板测定根系分泌物对病原菌生长的体外影响；建立番茄-青枯病温室模型评估病害指数；利用γ辐照灭菌土壤区分直接与间接效应；16S rRNA基因测序(V3-V4区)分析微生物组变化；分离培养获得90株根际细菌；通过共培养和发酵上清实验验证菌株功能。

【Succinic acid exhibited most pronounced effects on enhancing tomato resistance against bacterial wilt】

研究团队首先筛选23种根系分泌物，发现SA虽不影响R. solanacearum生长(OD₆₀₀测定)，却使温室病害指数降为零。灭菌土壤实验证实SA的作用依赖土著微生物组，为后续机制研究奠定基础。

【Succinic acid induced specific changes in bacterial community only in rhizosphere】

α多样性分析(Shannon/ACE指数)显示SA仅改变根际而非大块土壤的微生物结构。PCoA和PERMANOVA分析证实SA与植物的互作显著影响群落组成(R²=0.054,p=0.034)，Gemmatimonadetes等菌门在根际特异性响应SA。

【Specific enriched taxa induced by succinic acid in the rhizosphere】

指示物种分析鉴定出32个R+SA处理富集类群，包括鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)等。其中Sphingomonas sp. WX113在R+SA中相对丰度增加189.3%(p=0.005)，成为关键候选菌株。

【Sphingomonas sp. WX113 was the key taxa in response to succinic acid in the rhizosphere】

共现网络分析发现模块#8仅含R+SA富集类群，其累积丰度在根际显著升高(p=0.005)。该模块以Sphingomonas sp. WX113和未培养Azoarcus为主，揭示了SA调控的核心微生物群。

【Succinic acid enhanced antagonism of Sphingomonas sp.WX113 to pathogen R. solanacearum】

从根际分离的Sphingomonas sp. WX113(RSA89)单独使用降低40.62%病害(p=0.04)，与SA联用则完全抑制病害。共培养实验显示SA增强该菌株发酵液对病原菌的抑制效果(p<0.001)，证实其通过强化微生物功能而非直接杀菌起作用。

该研究首次阐明SA-Sphingomonas sp.轴在植物免疫中的核心作用：SA作为信号分子和碳源，特异性富集根际有益菌；通过增强Sphingomonas sp. WX113的拮抗物质分泌，而非传统营养竞争或运动性改变(p>0.05)，实现对病原菌的生态位压制。这一发现为理解植物-微生物-病原菌三方互作提供了新视角，提出的"有益菌-根系分泌物"协同调控策略，克服了单一微生物接种的不稳定性，对发展可持续农业病害防控技术具有重要价值。研究还暗示SA可能通过干扰R. solanacearum对γ-氨基丁酸(GABA)的利用，削弱其毒力，这为后续代谢组学研究指明了方向。