生姜作為一種多年生單子葉草本植物，具有地下根莖，其作為新鮮蔬菜、香料和中藥已有悠久歷史。然而，生姜容易受到多種植物病原菌的侵害，其中根際腐爛病是限制生姜產(chǎn)量和市場潛力的重要因素。根際微生物對于植物的生長和健康至關(guān)重要，探究其微生物在微觀世界里如何影響植物健康對防治病害至關(guān)重要，今天小編通過一篇發(fā)表在Microbiome的文獻(xiàn)，帶大家了解根際微生物對生姜作物健康的影響

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

主要研究結(jié)果

1.生姜根際土壤中微生物多樣性和組成

通過擴(kuò)增子測序分析研究，發(fā)現(xiàn)在健康和患病生姜植株中細(xì)菌和真菌具有豐富的微生物種類。其中，變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteriota）、擬桿菌門（Bacteroidota）和厚壁菌門（Firmicutes）是細(xì)菌的主要門類，而未分類的真菌（unclassified_k_Fungi）和子囊菌門（Ascomycota）是真菌的主要門類。

健康植株的微生物群落多樣性和組成與患病植株存在顯著差異。健康植株的根和根莖中含有較多的細(xì)菌，而患病植株的根和根莖中細(xì)菌數(shù)量明顯減少。相反，患病植株的根莖中真菌多樣性增加。植物健康與植物各個部分獨(dú)特的微生物群落有關(guān)。

2.核心微生物和特異微生物

通過對各生態(tài)位樣本分析，共鑒定出83個核心細(xì)菌屬，其中數(shù)量多的的細(xì)菌包括黃桿菌屬（Flavobacterium）、嗜酸菌屬（Acidovorax）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、甲基桿菌屬 - 甲基紅菌屬（Methylobacterium - Methylorubrum）和芽孢桿菌屬（Bacillus）。

對于真菌，未分類的真菌和Gibellulopsis是最常見屬。健康植株生態(tài)位中檢測到的真菌屬數(shù)量最多，患病植株中一些真菌屬的數(shù)量減少，但根莖中的真菌數(shù)量增加。

3.微生物標(biāo)志物

通過LEfSe分析，發(fā)現(xiàn)了7種植物內(nèi)生細(xì)菌、5種土傳細(xì)菌和4種植物內(nèi)生真菌、10種土傳真菌作為植物健康的標(biāo)志物。例如，鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、球形四聯(lián)球菌屬（Quadrisphaera）、甲基桿菌屬-甲基紅菌屬（Methylobacterium-Methylorubrum）、芽孢桿菌屬（Bacillus）等細(xì)菌屬以及假阿留菌屬（Pseudaleuria）、毛絲菌屬（Lophotrichus）、假裸囊菌屬（Pseudogymnoascus）、裸囊菌屬（Gymnoascus）、被孢霉屬（Mortierella）和刺囊菌屬（Eleutherascus）等真菌屬與植物健康相關(guān)。

與根際腐爛病相關(guān)的細(xì)菌失調(diào)主要是由于果膠桿菌屬（Pectobacterium）、產(chǎn)堿菌屬（Alcaligenes）、克雷伯氏菌屬（Klebsiella）和腸桿菌屬（Enterobacter）的相對富集。真菌群落的不平衡則是由屬水平Gibellulopsis、柄孢殼目（Pyxidiophorales）和球腔菌屬（Plectosphaerella）的富集引起的。

4.代謝物驅(qū)動微生物群落組裝

通過非靶向代謝組學(xué)分析揭示了幾種與植物健康密切相關(guān)的代謝物，它們在不同微生物生態(tài)位中驅(qū)動微生物群落組裝。與生姜植物健康和根際腐爛病相關(guān)的高度豐富的代謝物中，脂質(zhì)和類脂質(zhì)分子占比最大。通過分析發(fā)現(xiàn)，健康與患病植株的代謝物存在顯著差異，這些代謝物與微生物群落的組成和植物健康之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系。

結(jié)論

本研究通過多組學(xué)聯(lián)合分析，概述了健康和患病生姜植株中微生物群的多樣性，發(fā)現(xiàn)了對植物健康作出貢獻(xiàn)的細(xì)菌和真菌微生物，以及在健康的微生物組組裝和整體植物健康中發(fā)揮作用的特定代謝物，對開發(fā)防治生姜根際腐爛病提供了策略，也為其它中藥作物根際研究提供思路。

參考文獻(xiàn)

Metabolome-driven microbiome assembly determining the health of ginger crop (Zingiber officinale L. Roscoe) against rhizome rot. Microbiome, 2024.