基于宏基因组的"银红李"根癌病根际与根内微生物群落比较分析及其生态意义

本研究采用宏基因组测序技术（metagenomic sequencing），首次系统比较了四川卧龙地区"银红李"（Prunus salicina Lindl.）根癌病（crown gall disease）植株根内与根际土壤微生物群的α-多样性（Chao1/Shannon指数）、群落结构特征及KEGG功能注释差异。研究发现根内微生物物种数（13,813种）显著高于根际土壤（11,017种），优势菌门均为假单胞菌门（Pseudomonadota）和放线菌门（Actinomycetota），且根癌农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）在两类样本中均占较高丰度。通过病原菌-微生物互作网络分析，首次发现根际固醇杆菌科（Steroidobacteraceae）与病原菌呈显著负相关，为开发根癌病生防制剂提供了新靶点。

　　

亮点

样本采集

研究选取四川汶川县卧龙镇三个"银红李"种植基地，采用五点采样法采集20m×20m样方内五棵染病植株的根系及根际土壤样本（表S1）。所有样本立即置于液氮中冷冻保存，后续采用CTAB法提取总DNA。

根际与根内土壤微生物α多样性及群落结构

Illumina平台测序共获得330,174,178条原始读长，质控后保留329,412,658条高质量读长用于分析。α多样性指数显示（表1），根内微生物Observed指数（实际观测物种数）略高于根际土壤，但除Coverage（覆盖率）外其他指数均无显著差异。在门水平上，假单胞菌门（Pseudomonadota）和放线菌门（Actinomycetota）为两类样本的共同优势菌群，其中根际土壤中放线菌门相对丰度（27.31%）显著高于根内（19.77%）。值得注意的是，致瘤型根癌农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）在根内（0.021%）和根际（0.015%）均被检出。

讨论

研究首次揭示银红李根癌病病灶区微生物群落具有高度保守性：KEGG注释前10条三级通路中9条完全一致，且根际与根内样本在纲、目分类水平上优势菌群高度重叠。特别发现根际固醇杆菌科细菌（Steroidobacteraceae）与病原菌呈显著负相关（p<0.05），暗示其可能具有生物防治潜力。该发现为开发基于微生物互作的根癌病绿色防控策略提供了理论依据。

结论

本研究通过宏基因组技术解析了根癌病银红李根际-根内微生物组的特征：共鉴定到69门（根内）和80门（根际）微生物，其中假单胞菌门在两类样本中占比均超50%。功能注释显示代谢通路（如氨基酸/碳水化合物代谢）为最富集的功能模块。研究首次建立了根癌病微生态互作网络，为后续开发微生物肥料或生防制剂奠定了重要基础。