细菌接种能够促进小麦通过微生物组介导的对土传病原体的抗性

摘要

土壤微生物组对植物健康至关重要，它们在养分循环、抗逆性以及病原体防御中起着关键作用。然而，像Bipolaris sorokiniana这样的土壤传播病原体会严重限制小麦的产量。尽管人们对这一领域的兴趣日益增加，但有益细菌接种如何重塑根际微生物群落以增强植物抗病性的具体机制仍知之甚少。在本研究中，我们分离出了三种对B. sorokiniana具有拮抗作用的细菌菌株：Streptomyces virginiae CMAA1738、Paenibacillus ottowii CMAA1739和Pseudomonas inefficax CMAA1741，并在受控条件下评估了它们对小麦的影响。通过植物生物测定实验发现，细菌接种可使病害严重程度降低约60%，同时促进根系生长。宏分类学和宏基因组分析显示根际微生物组的结构和功能潜力发生了变化。结构方程模型表明，细菌接种是导致微生物组重组和病害抑制的主要因素。值得注意的是，接种恢复了因病原体感染而减少的促进植物生长的基因及生物合成基因簇的多样性，增强了与抗逆性、养分代谢和次生代谢产物生成相关的功能。此外，随机森林分析表明，在病原体胁迫下病害严重程度的差异与细菌群落组成的不同有关。综上所述，这些研究结果表明，细菌接种能够重塑根际微生物组，并恢复与植物恢复力相关的关键功能特性。