韦革宏教授团队在甘草根际细菌群落结构与功能对外源化感自毒物质的响应和解毒作用方面取得进展

药用植物的化感作用与根际生物过程和根际微生物群落密切相关，对植物的生长发育至关重要。然而，对于甘草化感物质对其根际细菌群落结构与功能的影响还尚未得到深入的探究。近期，西北农林科技大学生命学院韦革宏教授团队在国际权威学术期刊Microbiome上在线发表题为“Metagenomics insights into responses of rhizobacteria and their alleviation role in licorice allelopathy”的研究论文。

根际是土壤微生物多样性和活性的热点区域，在外界环境和根际分泌物的影响下为多种微生物类群提供适宜的栖息地。甘草种植过程中连作障碍的发生与甘草的化感自毒作用有关，筛选可以有效降解化感物质的微生物功能类群对甘草连作障碍具有一定的缓解作用，并且对甘草品质和产量的提升以及耕地的可持续利用具有重要意义。

该项研究通过盆栽试验、宏基因组高通量测序分析、特异性细菌菌株分离、特异性细菌菌株的全基因组测序分析和回接验证、实时荧光定量PCR、液质联用测定分析等试验方法和技术手段，探究了外源添加化感物质对甘草幼苗生长及其根际细菌群落结构与功能的影响，并研究回接特异性富集的根际细菌对甘草幼苗化感自毒物质的解毒作用。

研究结果表明（如图所示），外源添加化感物质（甘草酸）不仅抑制了甘草幼苗的生长发育，还重塑了根际细菌群落结构并富集了一些与外源化感物质降解相关的功能基因。利用以化感物质为唯一碳源的选择性培养基进行富集培养和分离纯化，获得了四株可以有效降解化感物质的细菌菌株；其中，新鞘氨醇杆菌属（Novosphingobium）在富集类群中比例较高，并出现在宏基因组分箱组装的类群中，且其菌株的全基因组中携带有与环状化合物降解相关的基因。通过进一步的纯化培养及回接验证试验，发现菌株N（Novosphingobium resinovorum）与其它菌株和菌株混合接种相比，对甘草幼苗化感作用的缓解效果较强。此菌株已申请国家专利，为今后利用此类菌株进行微生物菌剂的制备和实际生产应用提供了有效的资源。

此项研究中，博士毕业生刘洋为论文第一作者，博士生王澔为论文共同第一作者。生命学院韦革宏教授、焦硕教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家优秀青年科学基金（42122050）、国家自然科学基金（41830755）、国家自然科学基金联合基金（U21A2029）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1186/s40168-023-01511-3