5月19日,云南省魔芋生物学重点实验室课题组在Nature旗下期刊Communications Biology (通讯生物学) (中科院一区Top期刊) 上发表最新科研成果 "Changes in the assembly and functional adaptation of endophytic microbial communities in Amorphophallus species with different levels of resistance to necrotrophic bacterial pathogen stress"。该研究发现寄主植物内生微生物组在抵御病害侵染过程中,内生真菌类群在寄主植物防御细菌性病原体中起着更为重要的关键作用,这一发现为进一步解析珠芽魔芋“珠芽金系列”品种的抗软腐病机制提供了理论基础,同时也为作物细菌性病害生防菌开发及魔芋软腐病害的有效防控提供了新思路。

魔芋(Amorphophallus spp.)是食品、化工和制药行业的重要经济作物,可以积累大量的葡甘露聚糖(KGM)。然而,由果胶杆菌Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum (Pcc)等引起的细菌性软腐病是一种广泛而毁灭性的病害,对魔芋生产构成严重威胁,通常被称为魔芋的“癌症”,可导致 30-70% 的产量损失,甚至完全绝收。由果胶杆菌属引起的侵染导致全球各种大田作物、蔬菜、水果和观赏植物的种植遭受严重损失,其病原菌在土壤中长期存在,被认为是十大最危险的植物病原体之一。
该研究以抗、感细菌性软腐病魔芋品种作为研究对象,首先明确了Pcc 胁迫下易感和抗性魔芋的表型差异;利用高通量测序发现病原菌胁迫导致两种魔芋多个组织中微生物组的快速重组;宏基因组分析表明,与易感的魔芋相比,抗性品种相关的微生物群落在增强对环境变化的适应性、调节植物免疫信号、强化植物细胞壁和诱导植物防御反应方面表现出独特的优势;通过分离可培养微生物,证明了46种内生真菌菌株强烈抑制 Pcc 的生长,并建立了基于魔芋抗性品种内生真菌抑制细菌性软腐病菌的评价体系。
昆明学院杨敏博士为论文的第一作者,昆明学院为唯一完成单位。该研究主要得到了云南省魔芋生物学重点实验室、云南省科技厅计划项目、云南省教育厅科技计划项目和昆明学院“云南省都市特色农业工程技术研究中心”科研专项项目资助。