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Phytopathol Res | 南京农业大学韦中教授团队联合中国热带农业科学院在番茄青枯病及抑病土壤微生物和VOCs研究方面取得新进展

2026-06-03 15:20:14

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原文链接：

https://doi.org/10.1186/s42483-026-00432-x

抑病土壤是指能够抑制植物病害发生的土壤。在受到土传病原菌的反复侵染后，抑病土壤能够通过微生物群落、理化性质以及植物互作等多重机制识别并抑制病原菌的侵染，从而维持植物健康。但目前的研究主要集中在微生物群落及非挥发性物质方面，挥发性有机化合物（VOCs）在其中的作用仍然相对缺乏关注。

VOCs是一类低分子量（<300 Da）、具有亲脂性的生物分子，主要来源于土壤微生物的初级和次级代谢，包括醇、烯烃、烷烃、醛、羧酸、酚、酮、萜及吡嗪等化合物。大量研究表明，微生物VOCs可通过直接抑制病原菌生长或间接诱导植物防御反应，减少土传病害的发生率。例如，解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens T-5产生的VOCs可显著抑制青枯菌（Ralstonia solanacearum）及多种病原菌的生长和毒力相关性状。同时，长期暴露于有益菌VOCs会驱动病原菌发生适应性变化，增强其生存能力而削弱致病性。此外，VOCs还可诱导植物表型多样性并降低植物间竞争，植物还可以通过“窃听”VOCs信号提前激活防御。然而，受土壤理化性质、微生物群落结构及环境条件等复杂因素影响，土壤VOCs的组成特征及其功能机制仍不清晰，其与土壤抑病性的关系亦有待深入解析。

Phytopathology Research今日在线发表了南京农业大学资源与环境科学学院韦中团队题为“Microbiome and volatile organic compound profiling of diseased soils and their association with tomato wilt caused by Ralstonia solanacearum”的研究论文。该研究以番茄连作地区的土壤为对象，系统探究了土壤VOCs在抑制番茄青枯病中的作用机制。研究发现，在抑病土壤VOCs可以显著抑制病原菌生长和病害发生。GC-MS分析鉴定发现抑病土壤富集了13种VOCs，包括萘、2-十一酮和葎草烯等，这些化合物不仅能够在体外抑制青枯菌生长，还可促进植物生长并提高CAT和SOD等防御相关酶活性。扩增子测序结果显示，感病土壤与抑病土壤的微生物群落组成存在显著差异，其中链霉菌属（Streptomyces）是与抑病功能密切相关的关键类群。进一步从抑病土壤中分离获得10株链霉菌，其中菌株Stre2释放的VOCs对青枯菌的抑制率达到46.17%；链霉菌回补实验也证实，添加链霉菌能够部分恢复灭菌土壤VOCs介导的抑病功能。相关性分析、Procrustes分析和变异分解分析（VPA）进一步表明，土壤理化因子和微生物因子共同塑造了土壤VOCs组成，其中细菌群落对VOCs变化具有显著的直接贡献，独立解释率为11.1%。综上，该研究表明，抑病土壤可通过微生物来源的VOCs抑制青枯菌并激活植物防御反应，本研究为理解抑病土壤形成机制提供了新的证据，也为基于微生物VOCs的可持续病害防控策略提供了理论依据。

Fig. 1 Effects of soil-released VOCs from conductive and suppressive soils in controlling tomato bacterial wilt and inhibiting the growth of R. solanacearum.

Fig. 2 Profiling of VOCs of conductive and suppressive soils and their correlation with the plant disease index.

Fig. 3 Composition of bacterial community in conductive and suppressive soils and its correlation with soil volatile organic compounds (VOCs).

南京农业大学的韦中教授和中国热带农业科学院的Waseem Raza副教授为本文的共同通讯作者。博士研究生黄艺烁和张金龙为共同第一作者，江高飞教授、王孝芳副教授参与了本项研究。本研究得到了国家自然科学基金面上项目(42377124、32571909) 、外国优秀青年学者研究基金项目(42350610257)的资助。

南京农业大学韦中教授研究团队长期聚焦于植物根际微生物生态。研究内容涵盖根际微生物群落结构与功能、微生物–植物互作机制及微生态调控，并围绕植物健康、土传病害防控、微生物互作网络及铁载体利用等开展系统研究。

Cite this article:

Huang, Y., Zhang, J., Jiang, G. et al. Microbiome and volatile organic compound profiling of diseased soils and their association with tomato wilt caused by Ralstonia solanacearum. Phytopathol Res8, 44 (2026). https://doi.org/10.1186/s42483-026-00432-x

初审：韦老师

复审：彭老师

终审：韩老师

Phytopathology Research

Phytopathology Research是我国植物病理学科的第一本英文期刊，由中国科协主管，中国植物病理学会和中国农业大学联合主办，与Springer Nature旗下BMC合作在线出版，与中国农业大学出版社合作纸质出版，于2019年1月正式刊载文章。期刊采用开放获取形式，刊载涵盖植物病理学科基础和应用研究，现已被DOAJ、Scopus、SCIE等数据库收录。2022年获得首个SCI影响因子3.955 (Q1)，现最新影响因子3.5 (Q1)；入选中国科学院期刊2区、中国科学引文数据库（CSCD）2025-2026年度来源期刊。期刊主编由中国农业大学彭友良教授担任，与全球12个国家的58位行内知名专家组成现编委会。官方网站：

https://phytopatholres.biomedcentral.com/

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