近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所取得了重大研究成果，相關(guān)論文“A tale for two roles: Root-secreted methyl ferulate inhibits P. nicotianae and enriches the rhizosphere Bacillus against black shank disease in tobacco”發(fā)表于權(quán)威期刊《微生物組（Microbiome）》（影響因子13.8）雜志。

疫霉菌（Phytophthora）是導(dǎo)致馬鈴薯疫病、煙草黑脛病（Tobacco black shank）等流行性和毀滅性病害的常見病原菌，存在毀滅性強(qiáng)、防治難度大等突出問題。針對(duì)煙草疫霉（Phytophthora nicotianae）引起的煙草黑脛病以根部和莖基部侵染為主的特點(diǎn)，從根系分泌物角度提出新穎的生物防治策略十分必要。植物根系就像一個(gè)“化工廠”，源源不斷地分泌著初級(jí)和次級(jí)代謝物，這些代謝物在植物與周圍環(huán)境的互動(dòng)中扮演著關(guān)鍵角色，既是植物抵御土壤病原體的“直接武器”，也是激活與根際微生物協(xié)作的“信號(hào)分子”。深入研究根系分泌物與植物、病原以及根際微生物的復(fù)雜關(guān)系，不僅能豐富我們對(duì)植物抗病機(jī)制的理解，更有望為利用根際微生態(tài)調(diào)控防治植物病害開辟新道路。

濱海鹽堿地生物資源評(píng)價(jià)利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聚焦于根系分泌物4-羥基-3-甲氧基肉桂酸甲酯（又名阿魏酸甲酯），深入探究了其在直接防御病原菌和招募有益微生物方面，發(fā)揮“一箭雙雕“的作用，對(duì)煙草疫霉的影響以及在植物與土壤微生物互作中的作用機(jī)制。

根系分泌物作為化學(xué)信號(hào)分子，調(diào)控根際相互作用并控制土傳病害。植物與土壤微生物群落之間的相互作用在調(diào)節(jié)植物對(duì)生物脅迫的抗性方面發(fā)揮著動(dòng)態(tài)而關(guān)鍵的作用。研究發(fā)現(xiàn)，煙草抗、感病品種間根分泌物代謝物存在顯著差異。抗病品種革新3號(hào)在接種煙草疫霉后，分泌的4-羥基-3-甲氧基肉桂酸甲酯量明顯高于感病品種小黃金1025。4-羥基-3-甲氧基肉桂酸甲酯增強(qiáng)煙草對(duì)黑脛病抗性的途徑主要有兩條：一是直接作用于煙草疫霉，通過破壞NADH脫氫酶的功能，減少ATP合成，促進(jìn)自噬，從而抑制煙草疫霉的生長(zhǎng)；二是通過招募有抑菌功能的有益微生物，間接地抑制病原菌。進(jìn)一步研究還表明，將4-羥基-3-甲氧基肉桂酸甲酯直接施用于土壤，或使煙草中其生物合成相關(guān)基因NtCOMT10過表達(dá)，都能顯著提高煙草植株的抑病效果，降低土壤病原菌的豐度、提高有益微生物的豐度。

該研究全面闡明了根系分泌物4-羥基-3-甲氧基肉桂酸甲酯通過直接抑制病原菌和間接利用微生物編碼功能防控土傳真菌病害新機(jī)制，為生物花型防治的有效結(jié)合提供了全新的視角和方向。另外，4-羥基-3-甲氧基肉桂酸甲酯成熟的化學(xué)合成體系、原位分離的有益功能菌株為功能產(chǎn)品的開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，該成果不僅是煙草種植領(lǐng)域的重大突破，更為整個(gè)植物病害防治領(lǐng)域注入了新的活力。相信在科研人員的不懈努力下，未來將有更多基于根際微生態(tài)調(diào)控的創(chuàng)新防治方法應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，守護(hù)作物健康，保障糧食安全。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所馬斯琦副研究員、博士生陳芊如為文章的共同第一作者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所濱海鹽堿地生物資源評(píng)價(jià)利用團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家李義強(qiáng)研究員，及張成省研究員、荊常亮副研究員為共同通訊作者。該研究得到了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目、中國農(nóng)科院重大任務(wù)項(xiàng)目、青島市科技惠民項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金的資助。