葡萄酒學(xué)院李華、王華教授團(tuán)隊(duì)在釀酒葡萄根際代謝物在維持細(xì)菌和真菌群落的多樣性的研究方面取得新進(jìn)展
近期，我院李華、王華教授團(tuán)隊(duì)在釀酒葡萄種植年限驅(qū)動(dòng)的根際代謝物變化在維持細(xì)菌和真菌群落的多樣性和共生網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵重要性的研究方面取得新進(jìn)展。研究成果以“Rhizosphere Metabolite Dynamics in Continuous Cropping of Vineyards: Impact on Microflora Diversity and Co-occurrence Networks”為題在《Microbiological Research》上發(fā)表。我院博士研究生宋瑞為第一作者，李華教授和王華教授為通訊作者。
作物根際代謝介導(dǎo)了多種地下生態(tài)過程，特別是影響了微生物多樣性和養(yǎng)分循環(huán)。植物在生長(zhǎng)過程中會(huì)向根際釋放化學(xué)物質(zhì)。這些化學(xué)物質(zhì)，特別是次生代謝物，建立和維持生物之間以及生物與環(huán)境之間的關(guān)系。根際代謝物介導(dǎo)的微生物間的相互作用可分為正向和負(fù)向。正代謝影響可顯著促進(jìn)微生物群落的生長(zhǎng)，而負(fù)代謝影響可控制微生物群落的生長(zhǎng)速度，以平衡微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的物種豐度。然而，目前關(guān)于干旱荒漠地適生作物的根際代謝及其介導(dǎo)的微生物相互作用尚不清楚。因此，團(tuán)隊(duì)利用宏基因組測(cè)序和非靶向代謝組技術(shù)，對(duì)一個(gè)未耕地和四個(gè)不同種植年份的釀酒葡萄根際土壤進(jìn)行了測(cè)序分析，以解析釀酒葡萄根際土壤微生物群落的生化特征，以及土壤代謝物與土壤微生物群落的互作效應(yīng)。
結(jié)果表明，五個(gè)樣地的根際土壤中相對(duì)豐度較高的細(xì)菌屬是類諾卡氏菌屬（Nocardioides），鏈霉菌屬（Streptomyces），和紅桿菌屬（Solirubrobacter），相對(duì)豐度較高的真菌屬是嗜根菌（Rhizophagus）、球囊霉菌（Glomus）和假裸囊菌（Pseudogymnoascus）。在釀酒葡萄連作過程中，根際土壤代謝組成發(fā)生了顯著變化，二甲基甘氨酸（Dimethylglycine），芒柄花黃素（Formononetin）和脫氫表雄酮（Dehydroepiandrosterone）是最重要的差異代謝物。將所有的差異代謝物進(jìn)行了KEGG注釋并富集到代謝通路上，亞油酸代謝（Linoleic acid metabolism），不飽和脂肪酸的生物合成（Biosynthesis of unsaturated fatty acids）和氨基酸的生物合成（Biosynthesis of amino acids）在 KEGG 通路中顯著富集，每條關(guān)鍵通路都有 6 種以上的代謝物所共同參與。Procrustes分析表明，根際分泌的代謝物與細(xì)菌類群的相關(guān)性高于其與真菌類群之間的相關(guān)性，這表明不同土壤生境下微生物群落對(duì)同一植物釋放的化學(xué)養(yǎng)分的響應(yīng)存在差異。共生網(wǎng)絡(luò)分析表明，根際代謝物與土壤細(xì)菌和真菌群落之間具有復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這表明根際代謝物與土壤微生物群落組成具有明顯的共存關(guān)系。最小偏二乘路徑表明，釀酒葡萄的復(fù)墾年限對(duì)根際分泌的代謝物的影響大于其對(duì)微生物群落多樣性的影響，而根際分泌的代謝物與微生物群落多樣性顯著相關(guān)。本研究為干旱地區(qū)農(nóng)作物根際土壤微生物群落維持的生態(tài)機(jī)制提供了新的認(rèn)識(shí)。
該研究得到葡萄酒產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用（LYNJ202110）資助。
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