CGM第488期（iMeta讲坛第19期）：周六畅聊-微生物组专题（6）

摘要：CGM将于北京时间4月19日星期六13:30 PM举办第488期（iMeta讲坛第19期）在线沙龙活动。本期活动，设置CGM基因组学术沙龙-iMeta讲坛“微生物组”专题，并就主题“植物微生物组、固氮功能微生物、根际跨界互作、土壤微生物组等主题”（更多主题见文

CGM第488期（iMeta讲坛第19期）：周末畅聊-植物&土壤微生物组专题（6）

CGM将于北京时间4月19日星期六13:30 PM举办第488期（iMeta讲坛第19期）在线沙龙活动。本期活动，设置CGM基因组学术沙龙-iMeta讲坛“微生物组”专题，并就主题“植物微生物组、固氮功能微生物、根际跨界互作、土壤微生物组等主题”（更多主题见文末），并邀请到艾超博士（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所）、候时季博士（崖州湾国家实验室）、许飞云博士（福建农林大学）和高春辉博士（华中农业大学）作为特邀嘉宾参与展开讨论，敬请期待！

会议时间：2024年4月19日13:30 PM

腾讯会议：#腾讯会议：739-439-899

视频号直播：生信宝典、CGM基因组（满员请关注视频号直播）

特邀嘉宾简介：高春辉

高春辉，微生物学博士，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室固定研究人员，资源与环境学院副研究员，硕士生导师。2012年毕业于华中农业大学，2013年-2015年在中国科技大学从事博士后研究，2016年至今在华中农业大学工作。他具有分子生物学与生物化学、生物信息学等多学科背景，长期从事微生物关键表型的调控机制研究。目前主要关注合成微生物群落的涌现性功能和调控研究。曾主持自然科学基金青年、面上项目、国家重点研发计划子课题等项目。在ISME J、iMeta、ISME Communications等杂志累计发表研究论文50余篇，参编图书2部，登记软件著作权1项。谷歌学术累计被引2300多次，H指数为25。担任iMeta期刊青年编委。

研究方向：合成菌群功能调控

特邀嘉宾简介：侯时季

侯时季博士，崖州湾国家实验室玉米基因组育种团队青年科学家，华中农业大学植物科学技术学院副教授。博士毕业于德国马普所植物育种所/科隆大学，曾先后于德国马普植物育种所所和德国图宾根大学从事博士后研究，目前主要研究玉米有益微生物挖掘和聚焦玉米菌肥研发。在Nature Plants、 Current Opinion in Plant Biology等期刊发表论文多篇。

研究方向：玉米功能微生物组

特邀嘉宾简介：许飞云

许飞云博士，副教授，现任职于福建农林大学菌草与生态学院。长期从事作物养分水分高效利用方面的研究工作。以第一作者或通讯作者在Nature Communications (2篇), The ISME Journal, Plant Physiology、Plant Communications、Plant Journal等高水平期刊发表学术论文20余篇，担任中国植物营养与肥料学会养分循环委员会副主任委员等学术兼职。

研究方向：作物水分养分高效利用和植物-微生物互作

特邀嘉宾简介：艾超

艾超博士，博士生导师。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员，植物营养研究室主任，国家大宗蔬菜产业技术体系岗位科学家，中国农科院领军人才，入选国家级人才计划，担任农业农村部植物营养与肥料重点实验室副主任，中国植物营养与肥料学会理事、养分循环专业委员会主任，北京土壤学会理事。主要从事土壤养分循环与培肥研究，在揭示长期施肥下根际氮素转化过程，构建高效固氮合成菌群等方面开展了系统研究。主持国家自然基金、国家重点研发计划项目、国家农业重大科技课题等10余项，以第一或通讯作者在Nature Communications、New Phytologist、Soil Biology & Biochemistry等期刊发表论文20余篇，第一完成人授权国内外发明专利9件，以主要完成人获省部级奖3项、国家科技进步二等奖1项（排名第3）。

研究方向：植物营养学、作物栽培学

名第3）。

主题1 ：土壤微生物组

嘉宾简介：杨子文

个人简介：杨子文博士，2022年博士毕业于中山大学，2024年就职于华南师范大学，从事蟑螂、白蚁等蜚蠊目昆虫肠道微生物研究。主要研究成果以第一作者在Microbiome、iMeta等期发表SCI论文15篇，并主持国家自然科学基金青年项目等项目。当前主要研究方向是昆虫肠道微生物的培养及与宿主的互作机制。

题目：难培养微生物的纯培养实践

内容摘要

造成微生物难培养的原因有很多，包括实验室无法模拟微生物生长的原生生态环境、休眠体的存在与复苏、微生物的低丰度与慢生长、群落成员间的相互作用以及营养环境的剧烈变化等。本研究基于慢生长细菌受快生长细菌影响导致难以培养这一问题，设计了一个基于极限稀释的方法对来自于不同生境的样品进行微生物纯培养。相比于传统分离方法，新方法能够获得更高的微生物多样性以及更高的微生物新颖性，并成功在动物口腔以及河口沉积物样品中分别分离得到了两个分别来自于放线菌门以及变形菌门的微生物新目级别的新类群。

关键词：微生物纯培养, 极限稀释, 微生物新目,

参考文献：

Yang, ZW., Lian, ZH., Liu, L., Fang, BZ., Li, WJ*., Jiao, JY*. Cultivation strategies for prokaryotes from extreme environments. iMeta 2023; 2: e123.

Yang, ZW†., Liu, WL†., Zhang, P†., Guo, DY., Wang, HC., Li, JL., Wang, PD., Dong, GX*., Nie, GX*, Li, WJ*. Stomatohabitans albus gen. nov., sp. nov., an oral living facultative anaerobic actinobacteria isolated form Steller sea lion, and proposal of Stomatohabitantaceae fam. nov. and Stomatohabitantales ord. nov. Systematic and Applied Microbiology 2024; 47: 126501.

嘉宾简介：姜美彤

个人简介：姜美彤博士，2025年博士毕业于中国科学院南京土壤所，随后在南京土壤所开展博士后研究工作，主要从事酸性土壤中土壤微生物生态等研究。主要研究成果以第一作者（含共一）在Nature Food、Nature Communications、New Phytologist等期刊发表SCI

论文4篇，简报1篇。当前主要研究方向为根际有益微生物提高酸性土壤中水稻耐酸抗铝机制。

题目：根际有益微生物提高酸性土壤中水稻耐酸抗铝机制

内容摘要

酸性土壤在全球农田中广泛分布，其中的铝毒性与低磷有效性是限制作物生长和产量提升的主要障碍。来自自然原位土壤的根际有益微生物在调控植物养分吸收、缓解逆境胁迫等方面发挥着关键作用，但其在酸性土壤中协助作物抗酸耐铝的过程与机制仍不明确。本研究基于Raman-D₂O单细胞活性筛选平台，从水稻酸性红壤根际分离的248株细菌中筛选并构建了一组具高耐铝活性的合成菌群。结合多组学与单细胞技术，本研究揭示了该菌群在酸性土壤中维持群体耐铝性的物质代谢基础。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）分泌的群体感应信号分子HHQ被红城红球菌（Rhodococcus erythropolis）高效利用，进而诱导其细胞壁合成相关基因表达，增强细胞耐铝能力；同时，HHQ浓度的降低有助于缓解P. aeruginosa的自我抑制效应，增强其代谢活性，实现菌群的协同增效。通过田间与盆栽实验证实，该菌群在酸铝胁迫条件下可显著促进水稻生长并提高产量。具体来说，该合成菌群可稳定定殖于根际并通过“根际对话”过程发挥促生作用。P. aeruginosa可通过细胞表面有机阴离子基团的质子化反应中和H⁺，提升土壤pH，并显著降低表层根区中铝含量；此外，R. erythropolis在铝胁迫下形成聚磷酸盐结构，实现磷的储存与动态释放。两者之间建立起协同溶磷、储磷机制，进而提升多种根际溶磷菌属的丰度，活化土壤磷库，促进水稻浅根系发育和对遗留磷的高效吸收。综上，该研究系统揭示了根际有益微生物提高酸性土壤中水稻耐酸抗铝机制，为酸性土壤改良与作物增产提供了理论基础和微生物资源支持。

关键词：acidic soil， root microbiota，aluminum toxicty， Raman-D2O

参考文献：

Meitong Jiang; Manuel Delgado‐Baquerizo; Mengting Maggie Yuan; Jixian Ding; Etienne Yergeau; Jizhong Zhou; Thomas W. Crowther; Yuting Liang; Home‐based microbial solution to boost crop growth in low‐fertility soil, New Phytologist, 2023, 239: 752-765

Chaoyang Liu#; Meitong Jiang#; Mengting Maggie Yuan#; Ertao Wang; Yang Bai; Thomas W. Crowther; Jizhong Zhou; Zhiyuan Ma; Li Zhang; Yu Wang; Jixian Ding; Wuxing Liu; Bo Sun; Renfang Shen; Jiabao Zhang; Yuting Liang; Root microbiota confers rice resistance to aluminium toxicity and phosphorus deficiency in acidic soils, Nature Food, 2023, 4: 912-924

Zhiyuan Ma#; Meitong Jiang#; Chaoyang Liu; Ertao Wang; Yang Bai; Mengting Maggie Yuan; Shengjing Shi; Jizhong Zhou; Jixian Ding; Yimei Xie; Hui Zhang; Yan Yang; Renfang Shen; Thomas W. Crowther; Jiabao Zhang; Yuting Liang; Quinolone-mediated metabolic cross-feeding develops aluminium tolerance in soil microbial consortia, Nature Communications, 2024, 15: 10148

嘉宾简介：彭子恒

个人简介：彭子恒博士，2024年12月博士毕业于西北农林科技大学，现为北京大学博雅博士后，从事土壤微生物与生态学研究。主要研究成果以第一作者在Nature Food、Nature Communications、Global Change Biology、Global Ecology and Biogeography、Functional Ecology、npj Biofilms and Microbiomes 等期刊发表论文。

题目：全球变化背景下土壤微生物多样性的维持机制

内容摘要

农业可持续发展是确保国家粮食安全的关键需求。土壤作为农业生态系统功能和服务的核心组成部分，支撑着碳储存、气候调节和水资源供给等关键生态功能。然而，关于下层土壤（20 cm以下）在应对环境变化中的响应与稳定性，现有研究尚显不足。为此，本研究通过微宇宙模拟实验结合多因子扰动和野外原位控制研究，系统评估了不同土层在农田生态系统中对环境变化的敏感性。研究表明，与表层土壤（0-20 cm）相比，下层土壤（20-40 cm）在物种多样性、群落组成、微生物网络及生态系统功能复杂性等方面波动更为剧烈，表现出较低的抵抗力。进一步分析发现，土壤生物多样性是决定生态系统抵抗力的主要驱动因素，远超气候和土壤理化特性等因素。微生物菌群移植实验结果显示，来自表层土壤的微生物对环境变化具有显著更强的抵抗力，而来自下层土壤的微生物则表现出较弱的适应性。研究揭示了下层土壤在环境变化情境下的高度敏感性，强调了土壤生物多样性在农业生态系统应对环境变化和维持生态功能中的关键作用。未来的农业土壤管理策略应更加关注生物多样性的保护与恢复，为全球农业生态系统的可持续管理与应对环境变化的研究提供了重要的理论依据。

关键词：全球变化、微生物多样性、下层土壤、抵抗性

参考文献：

Peng, Z., van der Heijden, M. G., Liu, Y., Li, X., Pan, H., An, Y., ... & Jiao, S. (2025). Agricultural subsoil microbiomes and functions exhibit lower resistance to global change than topsoils in Chinese agroecosystems. Nature Food, 1-14.

Peng, Z., Gao, H., Pan, H., Qi, J., Chen, S., Liu, Y., ... & Jiao, S. (2024). Environmental change legacies attenuate disturbance response of desert soil microbiome and multifunctionality. Functional Ecology, 38(5), 1104-1120.

嘉宾简介：杜尧

个人简介：杜尧，北京林业大学博士在读，主要从事生态系统中的微生物组学研究。共发表论文3篇，其中以第一作者发表在Nature communications，npj biofilms and microbiomes 等SCI期刊上2篇。参与发表专利一项。参与国家重点研发项目子课题。生态系统微生物组公众号运营，CGM微生物组专题沙龙-论坛志愿者执行小组成员。曾获北京林业大学学业一等奖学金等。

题目：退化草地土壤核心微生物调控植物-土壤系统的恢复力

内容摘要

青藏高原的高寒草地近几十年已经严重退化。为了解决这一问题，实施了包括建立人工草地等草地恢复措施。然而，这些实践对土壤微生物群落稳定性的影响及其与植物-土壤系统恢复力的关系尚未得到探索。我们评估了草地恢复对微生物群落的影响。与真菌相比，细菌在恢复过程中表现出更高的组成抵抗力和恢复力。微生物群落相互作用的变化支持胁迫梯度假说。微生物网络恢复力和植物-土壤系统的恢复力存在协同作用。重要的是，我们发现核心微生物物种通过维持网络恢复力进而显著影响植物-土壤系统的恢复力。这些见解强调了微生物群落对草地恢复的关键作用，并提出了通过保护核心微生物来增强草原恢复力的新策略。

关键词：Core microbes, plant-soil system, resistance and resilience

参考文献：

Du, Y., Yang, Y., Wu, S. et al. Core microbes regulate plant-soil resilience by maintaining network resilience during long-term restoration of alpine grasslands. Nat Commun 16, 3116 (2025).

Du, Y., Zhang, L., Yang, Y. et al. Assembly, network and functional compensation of specialists and generalists in poplar rhizosphere under salt stress. npj Biofilms Microbiomes 11, 28 (2025).

主题2 ：真菌-细菌互作

嘉宾简介：段世龙

个人简介：段世龙博士，2022年博士就读于比利时法语鲁汶大学，从事植物-丛枝菌根真菌-细菌三界互作等研究。主要研究成果以第一作者在 Nature Reviews Microbiology、ISME Journal等期发表论文。当前主要研究方向是菌根真菌影响的菌丝际生物互作。

题目：植物-丛枝菌根真菌-细菌三界互作关系的探究

内容摘要

在自然界中，合作是物种克服资源短缺和提高适应性的重要方式。丛枝菌根（AM）真菌是一种共生微生物，其历史可追溯到4亿年前。它们与绝大多数陆生植物形成共生关系，帮助它们从土壤中获得养分以换取碳。在更复杂的层面上，土壤细菌参与AM真菌与植物的共生：它们从与根相连的菌丝释放的分泌物中获取碳，通过矿化有机化合物来弥补AM真菌有限的腐生能力。AM共生建立了一种“劳动分工”或“资源分工网络”，这种关系甚至可以延伸到土壤细菌。因此，植物、AM真菌和土壤细菌构成了连续体，可能伴随着多种形式的合作。直接互惠是指AM真菌在其菌丝表面释放分泌物，为特定的微生物群提供碳源与能量，这些微生物帮助AM真菌获取矿物质养分，进而提高AM共生的适应性。直接互惠活动中也存在“欺骗者”的风险，即某些土壤细菌受益于其他物种的慷慨却不做出维持合作的贡献，这可能会受到其他有益细菌表现出的拮抗作用的不利影响。间接互惠允许在合作中占主导地位的细菌干预或抑制“欺骗者”获取资源或伤害合作伙伴，进而维护个体的利益和适合度。

关键词：丛枝菌根真菌，直接互惠与间接互惠

参考文献：

Duan, S., Feng, G., Limpens, E. et al. Cross-kingdom nutrient exchange in the plant–arbuscular mycorrhizal fungus–bacterium continuum. Nat Rev Microbiol 22, 773–790 (2024).

嘉宾简介：范晓宁

个人简介：范晓宁博士，2023年博士毕业于华南农业大学，现就职于华南农业大学，从事菌根真菌分子生物学研究。主要研究成果以第一作者在New Phytologist（2篇），Environmental Microbiology，Frontiers in Plant Science（ESI高被引论文）等期刊发表论文。当前主要研究方向是丛枝菌根（AM）真菌促进植物营养和水分吸收调控机制。

题目：喷雾诱导基因沉默技术在菌根真菌分子生物学中的应用

内容摘要

过去十年间，宿主诱导基因沉默（HIGS）和病毒诱导基因沉默（VIGS）技术被引入 AM 真菌研究领域，但两者仅能在共生阶段发挥作用，无法解析非共生阶段（如孢子萌发、菌丝早期发育）的基因功能。这一技术瓶颈严重阻碍了AM真菌分子机制的全面解析，也制约了高效菌根菌剂的开发。本研究提出的喷雾诱导基因沉默（SIGS）技术，是一种基于双链RNA（dsRNA）的高效基因沉默方法。其核心原理是通过喷雾手段将目标基因的 dsRNA 直接递送至 AM 真菌表面，利用真菌细胞的自发吸收机制实现基因表达抑制。与传统技术相比，SIGS 具有非侵入性、全周期适用、高特异性三大优势。为验证 SIGS 技术的有效性，本研究选择异形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）的 G 蛋白信号通路作为研究对象。G蛋白是真核生物中重要的信号转导分子，但其在 AM 真菌中的功能尚不明确。本研究针对 RiRgs3（G 蛋白调节子）、 RiGpa3（Gα亚基）和 RiGpb1（Gβ亚基）基因设计dsRNA，通过喷雾处理后发现：孢子萌发率下降，附着足形成受阻，共生效率降低。这些结果表明，G蛋白信号通路是 AM真菌发育与共生建立的核心调控枢纽。

关键词：丛枝菌根真菌；G 蛋白信号通路；双链RNA; 喷雾诱导基因沉默

参考文献：

Fan X, Zhou X, He J, Xie H, Tang N, Tang M, Xie X. Spray-induced gene silencing of three G-protein signaling genes from the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis inhibits spore germination and hyphopodium formation. New Phytologist. 2025

Xie X, Fan X. Fungal small RNA hijacking: a new layer of cross-kingdom communications in arbuscular mycorrhizal symbiosis.New Phytologist.2025,246(3):814-817

嘉宾简介：林龙

个人简介：林龙博士，2019年博士毕业于南京农业大学，2019年至今在南京农业大学从事博士后工作，从事生防细菌与病原真菌互作的分子机制等研究。主要研究成果以第一作者在 PNAS、Mol Plant Pathol、Pest Manag Sci等期发表论文。当前主要研究方向是生防细菌接触型分泌系统的抗菌机制。

题目：细菌VI型分泌系统介导的接触抑制真菌机制

内容摘要

细菌能够通过VI型分泌系统（T6SS）等接触型分泌系统，转运毒性效应蛋白进入靶标细菌体内，实现对靶标细菌的杀伤。目前已有研究表明细菌可以利用T6SS攻击酵母等单细胞真菌，T6SS是否参与细菌与丝状真菌的互作尚未得到研究。产酶溶杆菌可以分泌抗真菌代谢产物宁溶霉素（HSAF）抑制多种真菌的生长，是一株高效的生防细菌。本研究发现其宁溶霉素合成突变体在与病原真菌共培养时，依然能够有效抑制真菌的孢子萌发，且这种抑制效果依赖于细菌与真菌的细胞接触。产酶溶杆菌在与病原真菌接触时，可以附着于真菌表面，通过T6SS破坏真菌的细胞完整性及其相关基因的表达，从而抑制真菌菌丝的生长。进一步研究表明，产酶溶杆菌编码的重排热点（Rearrangement Hotspot）家族T6SS效应蛋白Le1893能够降低真菌基因组DNA的丰度，进而抑制真菌的生长。通过对已报道生防细菌的筛选，发现荧光假单胞菌2P24也能够独立于抗菌代谢产物2,4-DAPG，通过细胞接触抑制真菌生长，并且其T6SS参与了这一过程。在此基础上，本研究建立了“病菌富集-接触抑菌”的筛选策略，从土壤中筛选出一系列具有接触抑制真菌活性的土壤细菌，并鉴定出一株黄褐假单胞菌FoE9，其T6SS同样参与了接触抑制真菌的活性。这些结果表明，T6SS介导的细菌接触抑制真菌机制是一种在自然界中普遍存在的细菌-真菌互作新模式。

关键词：细菌-真菌互作,接触抑菌,VI型分泌系统

参考文献：

Long Lin, Danyu Shen, Xiaolong Shao, Yicheng Yang, Li Li, Caihong Zhong, Jiandong Jiang, Mengcen Wang, Guoliang Qian*. Soil microbiome bacteria protect plants against filamentous fungal infections via intercellular contacts. PNAS, 2025, 122(3):e2418766122

主题3 ：植物微生物组

嘉宾简介：李楠楠

个人简介：李楠楠，西南大学，教授，主要从事油料作物根际生命共同体相关研究。获批国家级青年人才，重庆市学术技术带头人，西南大学青年创新团队负责人。先后发表高水平研究论文30余篇。兼任中国植物营养与肥料学会营养生物学专委会委员，国际合作专委会委员，“全国高校黄大年式教师团队”成员，省实验室智慧农业项目高级研究专家等职务。

题目：植物内生促生菌提高油菜磷营养效率的机理及田间应用

内容摘要：

土壤酸化是全球性土壤退化问题，尤其在中国西南地区，严重限制了作物生长。酸化通过抑制磷的解吸降低磷有效性，导致作物磷缺乏。根系是作物吸收养分的主要器官，根际是植物-土壤系统中养分流动和信息交换的关键区域。根际微生物组与植物紧密互作，对植物养分利用至关重要。我国是油菜生产大国，长江流域是核心产区，其中西南地区占长江流域油菜种植面积和产量的43%。为解决西南地区土壤酸化和磷有效性低的问题，我们从以下三个关键角度开展研究：挖掘低磷条件下油菜高效内生促生菌、开发提高促生菌稳定性的新材料以及鉴定油菜低磷养分吸收的新基因。据此，我们构建了油菜根系内生菌库，筛选出一株黄杆菌（Flavobacterium）菌株C2，该菌株通过调节脂肪酸和脂质代谢途径，促进根系木栓质和木质素合成，显著提高磷吸收效率。同时，我们借鉴医学和食品领域的包裹技术，采用聚合水凝胶作为包裹材料，显著提高了促生菌的存活率和稳定性。此外，我们还鉴定出与磷吸收和利用效率密切相关的新基因。这些研究成果为解决西南地区土壤酸化和磷有效性低的问题提供了理论依据和实践指导。

关键词：油菜, 低磷, 酸化,黄杆菌，聚合水凝胶

参考文献：

Liu, C., Bai, Z., Luo, Y. ……and Li, N*. Multiomics dissection of Brassica napus L. lateral roots and endophytes interactions under phosphorus starvation. Nature Communications, 2024, 15: 9732. https://doi.org/10.1038/s41467-024-54112-5

Feng, Q., Luo, Y., Liang, M. ……and Li, N*. Rhizobacteria protective hydrogel to promote plant growth and adaption to acidic soil. Nature Communications, 2025, 16: 1684. https://doi.org/10.1038/s41467-025-56988-3

嘉宾简介：郑艳芬

个人简介：郑艳芬博士，2019年博士毕业于中国海洋大学，2019年就职于中国农业科学院烟草研究所，从事耐盐植物微生物组、耐盐碱微生物资源挖掘与互作机制解析等研究。主要研究成果以第一/通讯作者（含并列）在Nature Communications（2篇）、Microbiome、Plant Cell and Environment等期刊发表论文。当前主要研究方向是植物-微生物互作。

题目：耐盐植物-微生物互作机制研究

内容摘要

植物之所以能够在盐碱环境下生存，除自身的生理机制外，其根际微生物也发挥着重要作用。植物微生物组被认为是增强植物抗逆能力的第二个基因组，然而，在应对盐胁迫时，耐盐植物如何塑造微生物群落以增强自身的逆境适应性，仍不清楚。1）基于多维宏组学技术比较分析了野大豆、田菁和甜高粱三种耐盐植物的根际微生物组特征，发现虽然它们从土壤中富集的微生物类群不同，但均富集了与Na+转运和植物促生功能相关的微生物基因，提出了耐盐植物根际微生物组的组装取决于微生物的生态功能而非分类地位的新观点。2）以耐盐植物野大豆为研究对象，发现盐胁迫下野大豆通过主动重塑根际微生物群落，招募具有耐盐促生功能的假单胞菌属细菌；宏基因组和宏转录组分析表明假单胞菌属来源的运动性基因在盐胁迫下显著富集和表达，并且假单胞菌菌株的运动能力受盐胁迫植物根系分泌的黄嘌呤诱导；最后通过假单胞菌突变体和盆栽实验，证明了cheW是假单胞菌运动性和提高野大豆耐盐性的关键基因，首次解析了植物通过分泌关键代谢物招募有益微生物类群以抵抗盐胁迫的过程。

关键词：耐盐植物、根际微生物群落、根系分泌物、假单胞菌

参考文献：

Zheng, Y., Cao, X., Zhou, Y., Ma, S., Wang, Y., Li, Z., Zhao, D., Yang, Y., Zhang, H., Meng, C., Xie, Z., Sui, X., Xu, K., Li, Y., Zhang, C. S*. (2024). Purines enrich root-associated Pseudomonas and improve wild soybean growth under salt stress. Nature Communications, 15(1), 3520.

Zheng, Y., Xu, Z., Liu, H., Liu, Y., Zhou, Y., Meng, C., Ma, S., Xie, Z., Li, Y., Zhang, C.-S. (2021). Patterns in the microbial community of salt-tolerant plants and the functional genes associated with salt stress alleviation. Microbiology Spectrum, 9(2), e00767-21.

嘉宾简介：王兰香

个人简介：王兰香博士，2020年博士毕业于香港大学，2020年底就职于中国科学院深圳先进技术研究院，从事单子叶植物黄酮类化合物合成和功能机制、植物微生物组功能研究。主要研究成果以第一（含并列）作者在 PLOS Biology，Microbiome，Plant Physiology, Plant Biotechnology Journal, Journal of Experimental Botany等期刊发表论文。当前主要研究方向是植物-微生物互作。

题目：植物共生细菌对IAA降解能力的研究

内容摘要

植物共生微生物通过调节植物激素的稳态影响植物的生长和发育。吲哚-3-乙酸（IAA）是最重要的植物激素之一，据报道，80%的植物根际共生菌可合成IAA。而在根际环境中，具有降解IAA能力的微生物尚未被系统性研究。在本研究中，我们系统分析了从拟南芥和水稻根部分离的细菌菌株的IAA降解能力。通过基因组学分析和体外实验，我们发现183株具有多样分类学背景的植物共生细菌中，有21株具备降解IAA的能力。通过比较基因组学和转录组分析，我们在这些IAA降解菌的基因组中鉴定到了iac-like或iad-like操纵子。此外，通过蛋白质结构相似性分析，我们发现这些菌株中操纵子的假定调控因子具有高度保守性。一些IAA降解菌可以利用IAA作为碳源和能量来源。接种植物的实验结果表明，大部分的IAA降解菌可缓解由外源IAA引起的拟南芥和水稻幼苗主根生长抑制表型。此外，通过引入IAA降解菌，可以部分地减轻由合成菌群引起的植物主根生长抑制现象。值得注意的是，通过分析从不同栖息地收集的宏基因组装配基因组（MAGs）中生物标志基因出现的频率，我们观察到IAA降解菌从土壤向根部的定殖偏好显著增加，表明IAA降解菌与IAA生产者（包括植物与IAA合成微生物）之间存在密切的关联。综上所述，我们的研究结果加深了对植物相关细菌在宿主植物根形态建成中的功能多样性和潜在生物学作用的理解。

关键词：吲哚-3-乙酸, 生物降解, 根长抑制,

参考文献：

Wang, L., Liu, Y., Ni, H., Zuo, W., Shi, H., Liao, W., ... & Dai, L. (2024). Systematic characterization of plant-associated bacteria that can degrade indole-3-acetic acid. PLoS biology, 22(11), e3002921.

嘉宾简介：陈玉

个人简介：陈玉博士，2024年6月博士毕业于南京农业大学，现为南京农业大学钟山青年研究员，从事土壤微生物与生物肥料相关研究。主要研究成果以第一作者和共同第一作者在Cell Reports、Journal of Experimental Botany（2篇）等期刊发表论文。当前主要研究方向是根际益生菌逃避植物免疫促进定植的分子机理。

题目：根际益生菌调控植物根系发育和养分吸收的分子机理

内容摘要

以芽孢杆菌和木霉菌为代表的植物根际益生菌通过调控根系发育、氮素吸收、免疫激发等过程影响植物生长，但是具体调控机制尚不清楚。我们的工作针对Bacillus velezensis SQR9、 Trichoderma guizhouense NJAU4742这两种典型的根际益生菌，探究其是否能够通过分泌特定的次生代谢物，直接促进植物根系发育及土壤氮素的吸收效率。B. velezensis SQR9分泌挥发性化合物可作用于水稻和拟南芥关键的氮转运基因和氮信号通路，促进氮素吸收和积累。T. guizhouense NJAU4742分泌的天然次级代谢物质邻氨基苯甲酸，分别通过调控生长素信号和运输网络，以及RBOHF介导的内皮层细胞壁重构，促进侧根萌发。上述研究加深了对根际有益微生物促进植物生长发育的分子机制的认识，为微生物肥料产品的迭代升级提供了科技支撑。

关键词：微生物肥料，根际益生菌，天然活性产物，侧根发育，氮素吸收

参考文献：

Chen, Yu; Li, Yucong; Fu, Yansong; Jia, Letian; Li, Lun; Xu, Zhihui; Zhang, Nan; Liu, Yunpeng; Fan, Xiaorong; Xuan, Wei; Xu, Guohua; Zhang, Ruifu*. Beneficial rhizobacterium Bacillus velezensis SQR9 regulates plant nitrogen uptake via endogenous signaling pathway. Journal of Experimental Botany, 2024, 75(11): 3388-3400.

Chen, Yu; Fu, Yansong; Xia, Yanwei; Miao, Youzhi; Shao, Jiahui; Xuan, Wei; Liu, Yunpeng; Xun, Weibing; Yan, Qiuyan; Shen, Qirong; Zhang, Ruifu*. Trichoderma-secreted anthranilic acid promotes lateral root development via auxin signaling and RBOHF-induced endodermal cell wall remodeling. Cell Reports, 2024, 43(4), 114030.

主题4 ：固氮功能微生物

嘉宾简介：韩琴

个人简介：韩琴博士，2014年博士毕业于南京农业大学，2016-2022年在华中农业大学从事博士后工作，主要从事大豆微生物组研究工作，2022年就职于中国农业科学院油料作物研究所。主要研究成果以第一作者及共一在The ISME Journal、Microbiome、Journal of Advanced Research、Trends in Plant Science和Environmental Microbiology等期发表论文，主持国家自然科学基金面上、青年、博士后特别资助及武汉市知识创新等项目。当前主要研究方向是微生物组与共生固氮。

题目：品质性状驱动马赛菌在根际富集可提高大豆含油量

内容摘要

通过16S高通量测序技术，分析了来自1949-2010年东北大豆主产区（吉林、辽宁和黑龙江）育成的53个地方品种和47个现代栽培品种共100个大豆品种的根际细菌群落结构，发现种子品质性状的遗传改良重塑了大豆根际微生物群落的结构。我们发现草酸杆菌科马赛菌在高油大豆品种的根际中呈现高度富集，与油脂的改良呈正相关。此外，马赛菌能被高油大豆品种的根系分泌物特异性地调控，且与植物苯丙烷类生物合成途径中的酚酸和黄酮类化合物有关。进一步研究发现Massilia影响生长素信号传导或干扰活性氧相关代谢影响根的生长。此外，Massilia激活了糖酵解途径，从而促进了种子油的积累。这些发现揭示了大豆微生物组构成与品质性状紧密关联，为认识大豆品质，特别是油脂性状形成及调控机制提供了新思路，也为培育高产高油大豆品种以及开发提高种子含油量的新栽培策略提供了坚实的理论基础。

关键词：大豆, 含油量, 马塞菌

参考文献：

Han Q, Zhu G, Qiu H, Li M, Zhang J, Wu X, Xiao R, Zhang Y, Yang W, Tian B, Xu L, Zhou J, Li Y, Wang Y, Bai Y, Li X. Quality traits drive the enrichment of Massilia in the rhizosphere to improve soybean oil content, Microbiome, 2024, 12:224

嘉宾简介：李瑞瑞

个人简介：李瑞瑞，2025级福建农林大学博士研究生，主要从事植物养分高效利用及植物-微生物互作机制研究。主要研究成果以共同第一作者在ISME、JIPB等期刊发表论文。当前主要研究方向是植物养分高效利用的分子机制及其调控网络。

题目：氮调控禾本科作物联合固氮的机制

内容摘要

联合固氮是通过单子叶-固氮菌向农业生态系统提供氮素输入的重要途径。然而，在现代农业中，联合固氮的贡献通常被忽视，单子叶植物和固氮菌之间的关联机制仍然难以捉摸。在这里，我们证明了单子叶作物利用粘液和相关的苯甲酸来特异性地富集固氮伙伴以响应氮素缺乏，这可以用于增强单子叶作物的联合固氮。具体而言，缺氮诱导甘蔗根系产生的粘液和苯甲酸通过特异性招募作用介导了固氮菌Paraburkholderia的富集，而其他细菌则同时受到排斥。进一步的研究表明，玉米在促进与固氮菌的联系方面采用了类似的策略。此外，施用苯甲酸显著增加了土壤中nifH基因的拷贝数，并通过15N富集试验增强了玉米的结合固氮能力。综上所述，这些结果揭示了调节单子叶作物和固氮细菌之间关联的机制，从而指出了利用这些有益微生物通过特定信号分子调节的途径来提高单子叶作物氮效率的方法。

关键词： root microbiota, nitrogen, paraburkholderia, benzoic acid, sugarcane

参考文献：

Liu, R., Li, R., Li, Y., Li, M., Ma, W., Zheng, L., Wang, C., Zhang, K., Tong, Y., Huang, G., Li, X., Zhu, X. G., You, C., Zhong, Y., & Liao, H. (2024). Benzoic acid facilitates ANF in monocot crops by recruiting nitrogen-fixing Paraburkholderia. The ISME journal, 18(1), wrae210.

嘉宾简介：庞志强

个人简介：庞志强博士，中国科学院特别研究助理（项目资助）、中国科学院西双版纳热带植物园博士后研究人员，研究兴趣是植物-功能微生物组及其稳态维持机制，关注逆境胁迫下的植物微生物组功能与适应性特征。目前以第一作者在The ISME Journal、Microbiome等期刊上发表学术论文10篇，其中SCI收录6篇（ESI 1%高被引论文1篇），累计被引700余次，发明专利2项。主持国家自然科学基金青年项目、中国科学院特别研究研究助理项目和国家资助博士后研究人员等项目。获得了中国科学院院长奖、中国科学院朱李月华优秀博士生奖、热心肠×iMeta奖学金等科研奖励。担任学术期刊Genomics Communications（gComm）副主编、Plant and Soil编辑、iMeta和Tropical Plants期刊青年编委。研究方向：植物-功能微生物组互作、根际微生物稳态维持

题目：典型根系分泌物介导的植物-功能微生物组互作及研究模型

内容摘要

根系分泌物是介导宿主-根际微生物互作的重要介质，已经证实植物可以主动通过根际分泌物调控植物-微生物组间的相互作用来维持微环境/微生物稳态。然而，关于根系分泌物如何调节功能微生物组组和维持根际微生境中的微生物稳态仍然知之甚少。对此，我们提出了一种植物根系分泌物-根际功能微生物互作研究的新模型，该模型基于多种禾本科气生根黏液富含碳水化合物等多种宿主代谢物和这一特殊和典型的根系分泌物-功能微生物互作研究的基础上，提出气生根黏液-功能微生物作为植物功能基因-根系分泌物-功能微生物组的根际互作研究模型，及其稳态维持机制方面取得新进展。该模型或有助于加深对根系生物学功能与根际环境的宿主-功能微生物微生境稳态维持的见解。

关键词：植物微生物组、联合固氮菌、根系分泌物、微生态

参考文献：

Pang ZQ* and Xu P*. 2024. Probiotic model for studying rhizosphere interactions of root exudates and functional microbiome. The ISME J, 18 (1) ;

Pang ZQ#, Mao XY#, Zhou SQ#, Yu S, Liu GZ, Lu CK, Wan JP, Hu LF, Xu P. 2023. Microbiota-mediated nitrogen fixation and microhabitat homeostasis in aerial root-mucilage. Microbiome 11 (85) ;

系列专题如下(如您有更多兴趣专题与栏目建设请与微生物组专题负责人庞志强取得联系：WeChat: Pang_PlantMicro或E-Mail: pangzhiqiang@xtbg.ac.cn)

1GWAS与植物微生物组

2 植物微生物组稳态维持

3 作物驯化与微生物组

4 植物表型可塑化与微生物组

5 植物功能（抗逆）微生物组

6 宏基因组在植物学中的应用研究

7 植物根际生物互作

8 植物微生物培养组与合成菌群

9 植物微生物组遗传调控机制

10 种子(际)微生物及其功能

11 植物/根际微生物组可视化