煙草根結線蟲（Root-knot nematode）病是一種破壞性較強的土壤病害，在我國煙區的危害逐年加重，已經成為嚴重影響煙葉產量和質量的重要病害之一。近日，國家煙草基因研究中心與湖北省恩施州公司聯合攻關，系統分析了煙草根結線蟲不同發病等級土壤中環境因子、根際細菌群落與煙草健康之間的關系，鑒定了影響煙草根結線蟲病害的關鍵環境因子，分離培養了一批具有根結線蟲顯著抗性的微生物菌株。相關研究論文“Metagenomic insights into the changes in the rhizosphere microbial community caused by the root-knot nematode Meloidogyne incognita in tobacco”， 在國際權威學術期刊《Environmental Research》（影響因子8.43）發表，為煙草根結線蟲的生物防治提供了新思路。

目前危害我國煙草的根結線蟲主要包括南方根結線蟲、爪哇根結線蟲、花生根結線蟲、北方根結線蟲和象耳豆根結線蟲等。其中，南方根結線蟲是我國大多數煙區的優勢種，分布較為廣泛，對我國煙區危害較大。基因中心和恩施州公司利用宏基因組、宏轉錄組和代謝組等多組學手段，對南方根結線蟲不同發病等級的煙草土壤進行了系統分析。研究發現，煙草根際微生物群落結構和功能與根結線蟲病害的發生有顯著相關性。土壤中脲酶含量是影響根結線蟲病害發生的關鍵因素。在健康土壤中，脲酶能夠加速土壤中尿素的分解代謝，提高土壤中氨的濃度，從而直接抑制根結線蟲發育，亦可通過改善根結線蟲拮抗微生物的營養及生長狀況來抑制根結線蟲。進一步的實驗表明，土壤中氨對根結線蟲的抑制作用主要歸因于NH3，而氨溶解后的NH4+離子和pH值對根結線蟲的抑制作用較為有限。此外，嚴重發病土壤中，與根結線蟲密度正相關的細菌（Chitinophaga、Sphingomonas和Rhizobium等）含有大量的植物細胞壁降解酶，細胞壁降解酶能夠破壞植物細胞壁，促進根結線蟲在煙草根中定殖，宏轉錄組和代謝組分析證實了這些細胞壁降解酶的作用。同時，研究分離培養了16個對南方根結線蟲具有明顯抗性作用的菌株，其中蠟樣芽胞桿菌菌株TT5-2和蘇云金芽孢桿菌菌株ZN1-3對根結線蟲的校正后致死率約為85％。該研究全面揭示了煙草根結線蟲、細菌和土壤環境因子之間的關系，為根結線蟲的生物防治提供了新思路。

圖1 煙草根結線蟲不同發病等級土壤的根際微生物群落結構

圖2 氨相關成分和拮抗菌株與南方根結線蟲的對峙實驗

該研究是在湖北省煙草公司重點項目、河南省科技攻關項目等資助和推動下完成。國家煙草基因研究中心盧鵬和湖北省恩施州公司施河麗為論文共同第一作者，湖北省恩施州公司譚軍和國家煙草基因研究中心曹培健為論文共同通訊作者。