馬鈴薯瘡痂病是世界上普遍發(fā)生的一種頑固性病害，可造成10%至30%的減產(chǎn)，部分地塊甚至減產(chǎn)40%以上。感染該病的馬鈴薯表皮有不少瘡疤，不耐貯藏。研究人員大都聚焦在研究該病致病菌生痂鏈霉菌的單一作用，而在生產(chǎn)中此菌和土壤微生物是否有協(xié)同作用并不清楚。近日，山東農(nóng)業(yè)大學生命科學學院教授高崢和副教授周波團隊揭示了馬鈴薯瘡痂病發(fā)病新機制，認為土壤微生物種群的組成和功能與馬鈴薯瘡痂病的嚴重程度有關(guān)。研究成果發(fā)表在國際知名學術(shù)期刊《微生物組》（Microbiome）上。

       該課題組在研究中發(fā)現(xiàn)，在實驗室使馬鈴薯人工感染生痂鏈霉菌，或?qū)︸R鈴薯進行生防菌處理，開展相關(guān)研究時效果明顯。但是若用這些植株做室外栽培實驗，結(jié)果就不理想。由此研究者設想，是否土壤微生物組對馬鈴薯瘡痂病有作用？

       按照發(fā)病等級，該課題組選取發(fā)病較重和發(fā)病較輕的馬鈴薯植株，每株采集薯表土、根際土、根區(qū)土、壟溝土。研究人員通過熒光定量PCR和擴增子高通量測序發(fā)現(xiàn)，薯塊表層微環(huán)境與瘡痂病發(fā)生緊密相關(guān)。與發(fā)病重的樣品相比，發(fā)病輕的薯表土病原菌和細菌豐度較低，細菌多樣性較高，菌群共存網(wǎng)絡較復雜。

       他們通過相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)土壤中貪食菌、寡養(yǎng)單胞菌和農(nóng)桿菌等微生物與瘡痂病有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而地芽孢桿菌、短桿菌和某類地嗜皮菌與瘡痂病則呈現(xiàn)明顯的負相關(guān)關(guān)系。

       為進一步解析微生物群落功能與瘡痂病發(fā)生的聯(lián)系，該課題組又進一步對薯表土進行了宏基因組測序，也就是通過直接從環(huán)境樣品中提取全部微生物的DNA，研究環(huán)境樣品所包含的全部微生物的遺傳組成及其群落功能。研究發(fā)現(xiàn)參與腺苷三磷酸結(jié)合轉(zhuǎn)運蛋白、細菌分泌系統(tǒng)、群體感應、氮代謝和一些細胞色素P450相關(guān)代謝途徑的基因富集在發(fā)病重薯表土中，這些功能多數(shù)與植物病害發(fā)生以及瘡痂病毒素合成相關(guān)。同時，他們也發(fā)現(xiàn)抗生素合成相關(guān)代謝途徑的因子富集在發(fā)病輕的薯表土中。

       此研究首次系統(tǒng)解析了土壤微生物組成和功能與馬鈴薯瘡痂病的關(guān)系，對揭示瘡痂病的發(fā)生機制和防治瘡痂病提供了重要的支撐。