我刊青年编委、南京农业大学袁军教授在植物根际微生物研究中取得系列成果

前茬作物的生长遗留效应显著影响后茬作物的健康，然而作物轮作系统中土壤遗留效应通过根际植物-微生物组互作影响抗病性的机制仍不清楚。根肿病由土传原生生物芸薹根肿菌（Plasmodiophora brassicae） 引起，对全球十字花科作物生产构成毁灭性威胁，可导致10%至90%的产量损失，且预计在气候变暖情景下危害将加剧2025年7月29日，南京农业大学袁军教授课题组联合西南大学司军教授和宋洪元研究员团队在Microbiome期刊发表了题为“Soil microbial legacy mediated by buckwheat flavonoids enhances cabbage resistance to clubroot disease”的研究论文。该研究揭示了在荞麦-甘蓝轮作系统中，荞麦通过根系分泌的黄酮类化合物塑造有益土壤微生物产生遗留效应，并通过激活茉莉酸信号通路增强后续甘蓝对根肿病的系统抗性。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s40168-025-02166-y

研究团队以荞麦-甘蓝轮作模型，探究微生物土壤遗留效应如何塑造甘蓝生长及其对根肿病的抗性。三年田间试验显示，荞麦轮作可持续降低根肿病发病率67%-97%，且该效应不受病原菌负荷影响。土壤灭菌消除了这种抑制作用，表明其机制与微生物有关。16S rRNA测序识别出荞麦富集的细菌分类群（Microbacterium、Stenotrophomonas、Ralstonia），这些菌群可定殖于后续甘蓝根系。代谢组学分析发现，荞麦根系分泌的两种黄酮类物质（6,7,4′-三羟基异黄酮和7,3′,4′-三羟基黄酮）是微生物群落重构的关键驱动因子。这两种黄酮协同增强了一个合成微生物群落（SynCom1，含Microbacterium keratanolyticum、Stenotrophomonas maltophilia和Ralstonia pickettii）的防病效果，在温室试验中使病害抑制率提高了34%。黄酮与SynCom1联合使用可提高细菌在根际生态位的定殖能力。尽管SynCom1部分激活了茉莉酸（JA）相关防御反应，其防病效果主要依赖于黄酮介导的微生物招募，而非直接的免疫诱导。

总之，研究结果表明荞麦通过建立一种黄酮介导的微生物遗留效应来抑制甘蓝根肿病。关键是这种抑制是通过激活由植物-微生物组互作引发的宿主防御反应介导的，而非直接病原菌拮抗。值得注意的是，与微杆菌属（Microbacterium）、劳尔氏菌属（Ralstonia）和窄食单胞菌属（Stenotrophomonas）相关的类群在荞麦种植下富集，并随后作为土壤遗留物保留在后续甘蓝作物的根际中。这种根际生态工程策略为依赖化学制剂的实践提供了一种可持续的替代方案。

西南大学园艺园林学院博士研究生吴嘉炳和胡世琳为共同第一作者；西南大学园艺园林学院司军教授和宋洪元研究员、南京农业大学袁军教授为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金（U22A20506、32472871、32341054）、宁夏重点研发计划项目（2024BF01007、2023BCF01006）以及国家现代农业产业技术体系专项资金（CARS-37）的支持。

值得一提的是，植物科学领域国际顶级综述期刊 Trends in Plant Science 在12月11日就这项研究进展发表了题为 “Root-driven microbiome memory enhances plant disease resistance” 的 Spotlight（焦点评述）文章 。文章将这一发现定义为一种“拉马克式”的代际适应性免疫策略，认为植物将与微生物互作的经验通过化学和表观遗传的方式编码，并传递给后代。