摘要：2025年5月1日，北京—— 在最新一期国际顶级期刊《细胞》（Cell）上，由中国科学家领衔的国际团队宣布了一项突破性研究成果：通过整合高通量培养与宏基因组测序技术，成功构建了全球首个覆盖小麦、水稻、玉米和苜蓿的作物根际细菌与病毒基因组数据库（CRBC和CRV
全球首个作物根际微生物基因库建成！中国科学家揭示作物健康生长的“隐秘守护者”
2025年5月1日，北京 —— 在最新一期国际顶级期刊《细胞》（Cell）上，由中国科学家领衔的国际团队宣布了一项突破性研究成果：通过整合高通量培养与宏基因组测序技术，成功构建了全球首个覆盖小麦、水稻、玉米和苜蓿的作物根际细菌与病毒基因组数据库（CRBC和CRVC）。这一成果不仅填补了农业微生物资源领域的空白，更为可持续农业发展提供了全新的“基因密码本”。
论文摘要图
植物根系是土壤微生物的“大本营”。这些肉眼不可见的微生物通过固氮、解磷、抗病等机制，直接影响作物生长与抗逆能力。然而，由于技术限制，此前全球公开的作物根际微生物基因组不足1%，且缺乏系统性资源，严重制约了相关研究和应用。
“就像人类肠道菌群影响健康一样，根际微生物是作物的‘第二基因组’。”论文通讯作者、北京大学生命科学学院白洋教授解释，“但相比人体微生物组，我们对作物根际‘微生物王国’的认知还停留在初级阶段。”
技术路线
研究团队历时五年，从中国多地农田采集了332份作物根系样本，涵盖4类主粮作物、14种基因型和9种土壤类型。通过创新性的“培养+测序”双轨策略，团队成功解析了6,699个高质量细菌基因组（CRBC）和9,736个病毒基因组（CRVC），数据规模较现有资源提升290%。
三大核心发现引发关注：
未知物种宝库：发现了1,817个全新细菌物种和1,572个未报道病毒类群，部分微生物可能具备独特的促生或抗逆功能。功能守恒之谜：尽管不同作物根际微生物种类差异显著，但ATP转运、生物膜形成等核心功能基因高度保守，揭示了微生物与作物协同进化的深层规律。噬菌体“暗网”：27%的高丰度根际细菌携带噬菌体，这些病毒可能通过调控宿主行为影响微生物群落稳定性。根际细菌基因组库
“这项研究相当于绘制了作物根际微生物的‘谷歌地图’。”共同作者、以色列希伯来大学Asaf Levy教授评价。数据库已通过网站www.cropmicrobiome.com向全球开放，并提供5,650株可培养菌种资源。这些资源将助力：
精准设计微生物肥料：快速筛选兼具固氮、解磷、激素合成的“超级菌株”抗病育种新策略：解析噬菌体与病原菌互作机制，开发靶向生物防治技术碳中和农业：通过调控微生物代谢减少化肥使用，降低农业碳排放根际细菌功能及代谢基因库
尽管成果显著，团队指出当前数据库仍以优势菌群为主。下一步计划联合国际力量，建立跨洲际、跨作物的微生物资源库。“我们正在开发基于人工智能的微生物功能预测平台，”白洋透露，“未来农民或许只需输入土壤参数，就能获得定制化的微生物接种方案。”
未知物种宝库
这项由中国主导、多国团队协作的研究，标志着农业微生物组研究进入“基因组时代”。《细胞》期刊同期配发的评论指出：“这是继人类微生物组计划后，生命科学在农业领域的里程碑式突破。”
论文信息：
Dai R, Zhang J, Liu F, et al. Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns. Cell. 2025;188:1-19. doi:10.1016/j.cell.2025.02.013
来源：农科最前线
