根肿病是十字花科作物的头号土传病害，由芸薹根肿菌引发，可危害超3700种十字花科植物，严重影响作物产量与品质，成为农业生产中的一大难题。植物根系的微生物组是其生长发育和抗病抗逆的关键防线，当遭遇病原攻击时，植物会通过“求救效应”主动招募有益微生物抵御侵害。但病原菌究竟如何突破这一微生态防线，一直是科研领域的未解之谜。

近日，深圳理工大学未来农业研究院王正洪研究组联合上海市农业科学院、复旦大学、南方科技大学等单位，在国际学术期刊Microbiome发表最新研究成果，揭示了芸薹根肿菌通过操纵宿主代谢精准抑制益生菌、进而促进自身侵染的微生态致病机制，为破解十字花科作物根肿病防治难题提供了新的科学思路。

论文上线截图

研究团队以小白菜-根肿病原菌互作系统为研究模型，通过四步系统性实验，层层拆解了根肿病菌瓦解宿主根际防线的核心机制。

第一步：根际微生物的“社会”关系调查

研究团队对比分析健康与患病小白菜植株的根系微生物组发现，病原菌侵染会导致植株根系微生物多样性显著下降、微生物间互作网络发生剧烈变化，根系微生物群落的失衡与根肿病发生发展密切相关。

第二步：锁定植物抗击病原的关键“援兵”

借助微生物丰度差异分析和NetShift分析技术，研究团队锁定了根瘤菌科、黄杆菌科、假诺卡氏菌科等为植物维持根系健康的关键微生物类群。其中，根瘤菌Rhizobiumsp.25F3对根肿病的抑病率高达94%，是小白菜抵御根肿病的核心益生菌。

第三步：确定病原菌的“反制武器”

通过代谢谱分析发现，芸薹根肿菌侵染侵染会造成植物根系代谢紊乱，其中酚酸类代谢物的含量与根瘤菌科微生物的丰度呈显著负相关。体外共培养实验进一步证实，病原菌诱导植物产生的对香豆醛、桉叶素酸，能以剂量依赖的方式显著抑制Rhizobiumsp.25F3的生长；同时，合成这两种酚酸的功能基因在发病植株的根系中表达量显著上调。这一系列结果表明，病原菌可通过干扰植物自身代谢，使其产生针对益生菌的“毒素”，实现对有益微生物的精准打击。

第四步：构建多元互作体系，还原病原菌的致病“阴谋”

研究团队设计了“三方对决”回补实验，在盆栽中添加与发病根系同等浓度的香豆醛、桉叶素酸后，益生菌的抗病保护作用被严重削弱。该实验完整验证了病原菌的致病链条：芸薹根肿菌通过诱导植物合成特定酚酸类物质，精准抑制益生菌的生长繁殖，瓦解根系微生态防线，从而大幅提升自身的侵染成功率。

根肿病病原菌诱导根系代谢变化并抑制益生菌的微生态致病机制

此次研究揭示了芸薹根肿菌通过操纵宿主代谢实施“微生态斩首行动”的致病机制，不仅深化了科研界对植物、微生物、病原菌三者复杂互作关系及根系微生态平衡维持机制的理解，更为后续通过阻断病原菌的代谢干扰、稳固植物和益生菌的共生联盟来提升作物抗病能力，奠定了重要理论基础。未来，研究团队将进一步解析病原菌诱导宿主代谢紊乱的深层机理，推动相关研究成果向农业生产应用转化，为十字花科作物根肿病的绿色、高效防治开辟新的技术路径。

上海市农业科学院食用菌研究所助理研究员郝海波，深圳理工大学未来农业研究院特聘副教授王正洪为论文并列第一作者。上海市农业科学院设施园艺研究所张鼎宇、朱红芳，南方科技大学助理教授宋毅，复旦大学教授蒯本科为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委员会(NSFC)项目、深圳市科技计划项目，以及上海市绿叶菜产业技术体系、上海市农业科学院卓越团队和“助跑计划”等多个项目的支持。

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