编辑推荐：
为探究霜霉病对葡萄根系微生物组的影响，研究人员分析不同品种葡萄根系微生物，发现其群落和功能因品种及病情而异。
# 葡萄霜霉病与根系微生物组的奥秘：探索植物健康的新视角
在葡萄的种植世界里，霜霉病就像一个潜伏的 “杀手”，时刻威胁着葡萄的生长与产量。葡萄（Vitis vinifera L.）作为全球经济价值极高的水果，不仅用于鲜食、酿酒，还在医药和化妆品领域发挥着重要作用。然而，由 Plasmopara viticola（P. viticola）引起的霜霉病，却频繁给葡萄产业带来巨大损失。目前，化学杀菌剂的广泛使用虽然能控制病害，但对人类健康和环境造成了严重威胁；培育的抗病品种如 Voltis，其对其他病害的耐受性和综合性能仍存在不确定性。
在此背景下，来自法国兰斯大学（Université de Reims Champagne-Ardenne）的研究人员展开了一项深入研究，试图揭开葡萄根系微生物组与霜霉病之间的神秘面纱。该研究成果发表在《Environmental Microbiome》杂志上。
研究人员为了深入了解葡萄根系微生物群落的奥秘，采用了元条形码测序（metabarcoding）和鸟枪法宏基因组测序（shotgun metagenomics sequencing）两种关键技术。他们以对霜霉病具有不同抗性的两个葡萄品种 —— 易感品种霞多丽（Chardonnay）和抗性品种 Voltis 为研究对象，在法国香槟地区的同一葡萄园进行实验。该葡萄园从未进行过化学处理，研究人员在葡萄的花期和转色期采集根系及根际土壤样本，同时还评估了常规处理对霞多丽根系微生物组的影响。
研究结果
- 微生物群落组成：研究发现，易感品种和抗性品种存在核心细菌群落，且根际土壤、根表和根内的微生物组成在不同品种、处理和生育期有所不同。Proteobacteria 在所有样本中占主导地位，Actinobacteria 在根际更为丰富，Bacteroidota 在根内相对较多。在花期，易感的霞多丽根际和根表的 Pseudomonas 以及根内的 Candidatus Phytoplasma 占比较高；而在转色期，这些菌群的比例发生了变化，Bacillus、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium 等成为优势菌群。抗性品种 Voltis 的菌群在花期和转色期相对稳定123。
- 微生物多样性：霜霉病显著影响了葡萄根系微生物的多样性。花期时，易感的霞多丽根际细菌群落多样性低于抗性品种 Voltis 和经过化学处理的霞多丽；但到了转色期，随着病情发展，霞多丽的微生物群落多样性显著增加，与健康植株的差异减小。这表明霜霉病的发生改变了微生物群落结构，使其向更复杂的方向发展4。
- 功能预测：通过对鸟枪法宏基因组测序数据的分析，研究人员发现易感品种和抗性品种在根际土壤和根表共享一些功能基因，如参与共生、生物膜形成、DNA 重组和修复的基因。然而，易感品种在花期还富集了与腐胺（putrescine）运输、降解、铁获取和脂肽合成相关的功能基因；抗性品种则在花期富集了与外源物质降解、抗生素合成和挥发性化合物代谢相关的功能基因。此外，在健康植株中，与多胺代谢相关的基因更为丰富，这可能与植物的免疫调节有关569。
研究结论与讨论
这项研究为我们揭示了葡萄根系微生物群落的多样性和功能特征，以及霜霉病对其产生的影响。研究表明，葡萄根系微生物群落结构和功能受品种、霜霉病感染程度和生育期的影响。虽然易感品种在感染霜霉病后微生物多样性增加，但优势有益菌群的相对丰度下降，这可能反映了微生物群落的失调（dysbiosis）。而抗性品种的微生物群落相对稳定，可能与其遗传背景和基础抗性有关710。
研究还发现，根际土壤和根表的微生物功能在不同品种间存在共性，这为进一步理解微生物在根际定殖和建立种群的机制提供了线索。此外，研究中观察到的功能差异与植物免疫和健康密切相关，例如腐胺代谢相关功能在调节植物与微生物互作中的作用，这为未来通过调控根系微生物群落来提高葡萄对霜霉病的抗性提供了理论依据89。
然而，该研究也存在一定的局限性。研究仅从基因组层面分析了微生物群落的变化，未来还需要通过转录组学和代谢组学研究，进一步明确微生物代谢活动的变化，全面揭示葡萄根系微生物组与霜霉病之间的复杂关系。
总的来说，这项研究为葡萄种植和病害防治开辟了新的思路，为可持续农业发展提供了重要的理论支持，有望推动葡萄产业向更加绿色、健康的方向发展。
