《Industrial Crops and Products》：L-aspartic acid secreted by
Panax notoginseng roots engineers a disease-suppressive microbiome by activating a plant-fungus synbiotic defense
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由三七（*Panax notoginseng*）根系分泌的L-天冬氨酸（L-aspartic acid）通过激活植物-真菌共生防御（synbiotic defense）塑造抑病型微生物组。根际分泌的L-天冬氨酸协调双重作用的根腐病防御：L-天冬氨酸选择性富集有
由三七（*Panax notoginseng*）根系分泌的L-天冬氨酸（L-aspartic acid）通过激活植物-真菌共生防御（synbiotic defense）塑造抑病型微生物组。根际分泌的L-天冬氨酸协调双重作用的根腐病防御：L-天冬氨酸选择性富集有益真菌高山被孢霉（*Mortierella alpina*），同时抑制尖孢镰刀菌（*Fusarium oxysporum*）；被招募的高山被孢霉既能引发系统免疫（induced systemic resistance, ISR），又能直接拮抗病原菌；L-天冬氨酸/高山被孢霉共生组合（synbiotic pair）为实现靶向生物防治提供了可行策略。
三七（*Panax notoginseng*）是我国传统药用植物，其根富含活性成分，但长期连作导致以尖孢镰刀菌（*Fusarium oxysporum*）为主的土传病原真菌复合体引起的根腐病频发，严重威胁可持续栽培。传统化学防治效果有限且破坏土壤生态平衡。研究人员基于前期多个连续年份的微生物组测序数据，发现有益真菌被孢霉属（*Mortierella*）在三七健康根际中持续显著富集，进而假设这种富集并非生态巧合，而是寄主通过根系分泌物主动招募的防御反应。然而，驱动这一选择性的关键信号分子及其作用机制尚不清楚，特别是以下问题待解答：（1）三七根系分泌物中哪些特定组分驱动选择性招募？（2）这些分子是否对关键病原菌具有直接抑菌活性？（3）被招募的微生物通过何种机制保护寄主？
针对上述科学问题，研究人员采用绝对定量代谢组学筛选结合体外与活体逐步功能验证的策略。首先从云南省寻甸县健康三七根际土壤中分离并鉴定高山被孢霉（*Mortierella alpina*）菌株，通过平板对峙实验评估其对五种根腐病病原菌的拮抗活性，并利用叶面病原挑战实验验证其诱导系统抗性（ISR）能力。通过水培法收集三七根系分泌物，采用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）进行靶向绝对定量代谢组学分析，鉴定出619种代谢物；依据相对丰度、化学类别代表性和商业可及性，选出13种代表性单体进行功能验证。通过体外生长、产孢及唯一碳源利用实验，结合土壤微宇宙qPCR定殖实验，最终锁定L-天冬氨酸（L-aspartic acid）为核心信号分子。进一步通过土壤盆栽实验，结合绝对定量ITS扩增子测序（AccuITS?），解析L-天冬氨酸与高山被孢霉联用对根腐病发病率、植物生长指标、防御酶活性及根际真菌群落结构的协同效应。样本队列来源包括已发表的两个野外森林位点根际微生物组数据集（BioProject：PRJNA529039和PRJNA838812），以及本研究采集的云南寻甸健康三七根际土壤样品。
研究结果如下：
**3.1 三七种植对土壤中被孢霉属的影响及被孢霉的分离鉴定**：重新分析已发表根际真菌组数据发现，与未种植对照土壤相比，三七根际中被孢霉属相对丰度显著且一致富集。从健康三七根际分离出四个菌株（B27、B28、B28-1、NB28），结合形态学和ITS序列分析，均鉴定为高山被孢霉（*Mortierella alpina*），与参考菌株相似性≥99%。
**3.2 高山被孢霉具有双重生防潜力：直接拮抗根腐病原菌和系统保护叶部病害**：对峙培养实验显示，四个高山被孢霉菌株对五种根腐病原菌均表现出广谱拮抗活性，对尖孢镰刀菌抑制率为34%–51%，对腐皮镰刀菌为35%–51%，对破坏柱孢菌为15%–35%，对瓜亡革菌为21%–55%，对恶疫霉为51%–67%。根系接种高山被孢霉（10?孢子/mL）显著减小叶面病原菌人参链格孢（*Alternaria panax*）引起的病斑面积（降低21.91%–33.37%），并显著诱导叶片中吲哚-3-乙酸（IAA）、茉莉酸（JA）、茉莉酸-异亮氨酸（JA-Ile）和水杨酸（SA）的系统性积累，其中JA-Ile含量最高增加272%。
**3.3 三七根系分泌物调控高山被孢霉生长和产孢的代谢基础**：粗提根系分泌物以剂量依赖方式显著促进高效生防菌株（B27、B28、B28-1）的菌丝生长和产孢。绝对定量代谢组学鉴定出619种代谢物，以苯丙素类和聚酮类（33.0%）、有机酸及其衍生物（18.4%）等为主；丰度最高的30种代谢物中，选取13种进行后续功能验证。
**3.4 L-天冬氨酸和香草酸是驱动高山被孢霉生长和产孢的关键化合物**：体外筛选显示，L-天冬氨酸和香草酸是唯一对四个菌株均具促生长、促产孢和唯一碳源利用促进作用的两种化合物。L-天冬氨酸在1和10 μg/mL时显著促进所有菌株菌丝生长和部分菌株产孢，在100 μg/mL时显著促进唯一碳源利用；香草酸作用类似。
**3.5 L-天冬氨酸在土壤中协调“招募-抑制”防御**：土壤微宇宙实验表明，施加L-天冬氨酸在15天内显著提高高山被孢霉B28-1丰度（达3.18×101?拷贝/g土壤），而香草酸无持续富集效应。体外实验发现L-天冬氨酸在低至0.01 μg/mL时显著抑制尖孢镰刀菌菌丝生长，但对其他四种病原菌无稳定抑制作用。盆栽实验中，L-天冬氨酸与高山被孢霉联合施用显著提高株高（4.87%–13.16%）、生物量（22.04%–53.26%）和叶绿素含量（3.78%–15.61%），同时降低根腐病发病率（15.39%–57.69%），并上调根部过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性。
**3.6 L-天冬氨酸/高山被孢霉共生组合塑造抑病根际真菌组**：绝对定量ITS测序显示，共生处理显著提高真菌α多样性（Shannon和Chao指数），并使群落结构发生明显转变。该处理显著降低植物病原真菌绝对丰度，对优势病原菌镰刀菌属的抑制效果与单独高山被孢霉处理相当（超过60%），同时比单独高山被孢霉处理使有益被孢霉属绝对丰度显著增加26.22%。在ASV水平上，致病性ASV4（与接种的尖孢镰刀菌Z5匹配）在所有处理中均被有效抑制（高山被孢霉单独减少90.03%，L-天冬氨酸单独减少84.41%，联合处理减少79.76%）；而接种的高山被孢霉B28-1对应的ASV43在联合处理下绝对丰度比单独高山被孢霉处理增加100.15%，且与病害严重度呈显著负相关。
**讨论总结**：本研究揭示了三七根系分泌L-天冬氨酸作为关键化学介质，协调“富集-引发-抑制”（enrich-prime-inhibit）的防御级联反应。高山被孢霉既可直接拮抗土传病原菌，又能通过JA/SA信号通路引发寄主系统抗性。L-天冬氨酸的双重功能（既选择性富集有益菌又直接抑制尖孢镰刀菌）代表了一种高效、资源节约型的进化适应策略。该“诱导物+有益微生物”共生组合为解决单一生物防治菌田间效果不稳定问题提供了新思路：通过外源补充L-天冬氨酸可克服自然招募滞后，使有益微生物在退化土壤中建立竞争优势，实现有效的微生态干预。
**结论翻译**：总之，本研究阐明了一个关键机制，即三七通过化学方式协调根际互作以减轻根腐病。研究人员鉴定出根分泌的L-天冬氨酸是一个核心功能信号，介导多层防御策略：它选择性招募有益真菌高山被孢霉，并将根际真菌组重塑为抑病状态，从而强效抑制致病菌尖孢镰刀菌。被招募的高山被孢霉进一步通过直接拮抗和诱导系统抗性放大寄主保护作用。这些发现为开发基于L-天冬氨酸与高山被孢霉配对的共生生物制剂（synbiotic bio-formulations）用于靶向微生态干预提供了引人注目的概念框架。然而，由于农田病害动态受多种土壤性质、土壤类型和土著微生物网络复杂相互作用的影响，将这些受控微生态系统结果外推到开放土壤系统需谨慎；未来需跨多种土壤类型的多点田间试验来验证该靶向共生策略的生态稳定性和实际功效。
