南京林业大学李孝刚课题组等揭示土壤酸化-微生物组互作调控土壤生态系统健康的机制｜Nature communications
科研进展
当前，人口压力及与之相关的土地利用变化导致全球土壤资源负担越来越重，生物功能退化、土传病害高发等土壤健康问题日益突出，严重制约着生态系统稳定性和可持续性。土壤微生物组是调控土壤健康和植物生长的核心驱动力，其中诱发宿主病害的土壤病原菌，严重制约植物生产力的实现。在全球气候变化背景下，这些病原菌预计还会增加，对全球人口不断增长的粮食需求构成重大挑战。土壤微生物组可降低植物病原菌的侵染力，是防控土壤病害发生的生物屏障。土著微生物可通过养分竞争或物质拮抗等抑制侵袭性病原菌的生长，还能降低下一代植物对病原菌的易感性，即所谓"土壤遗产"。尽管如此，环境特异性-微生物组互作调控病原菌侵染力及土壤健康的形成机制还不清楚。
南京林业大学生态与环境学院李孝刚教授课题组与中国科学院南京土壤所王兴祥研究员课题组、西班牙塞维利亚自然资源与农业生物研究所ManuelDelgado-Baquerizo教授课题组合作通过野外样地调查并结合从微宇宙离体互作、植物活体互作实验，利用宏基因组学、代谢组和生物信息学等技术手段，研究了土壤环境、土壤微生物组的结构和功能与植物病害发生的关系。结果发现土壤酸化主要通过调控细菌群落结构，降低土壤对病原菌的抑制能力，进而通过酸化土壤微生物组的体外试验，揭示了土壤酸化下微生物组对病原菌抑制能力弱化的重要贡献。进一步，利用酸化的土壤微生物组接种健康植物，发现根际微生物组防控病原菌入侵能力显著降低。最后，土壤微生物组的宏基因组测序和非靶向代谢组学分析发现，土壤酸化下硫化合物代谢基因显著下调及其关联的关键性状弱化，是土壤抑病能力降低的重要机制。研究结果表明，土壤酸化引起的土壤微生物组变化和特定微生态过程的打破对土壤健康维持至关重要。
该研究成果于近期发表在Nature Communications上，南京林业大学生态与环境学院李孝刚教授、硕士生陈德乐（已毕业）为论文第一作者，西班牙塞维利亚自然资源与农业生物研究所ManuelDelgado-Baquerizo教授和中国科学院南京土壤研究所王兴祥研究员为论文通讯作者，荷兰皇家科学院生态研究所VictorJ.Carrion博士、西班牙塞维利亚自然资源与农业生物研究所DanielRevillini博士、上海交通大学殷杉教授、中国科学院南京土壤研究所董元华研究员、张桃林研究员为论文合作者。该研究得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目等支持。
原文链接 ↓
https://doi.org/10.1038/s41467-023-40810-z