中國農業大學院士團隊青年研究員以第一作者和通訊作者身份在Nature Communications期刊上發表研究成果

近日，中國農業大學張福鎖院士團隊合作在《Nature Communications》期刊上發表題為“Siderophore-producing Bacillus and free-living nematodes are associated with soil suppressiveness to banana root-knot nematodes”研究成果。該研究通過長達11年的田間定位試驗，系統揭示了長期連作誘導香蕉根際微生態演變的規律，首次揭示了微生物鐵載體在構建土壤抑病功能中的重要作用。該論文的第一作者為廣西大學盧巧芳副教授（原中國農業大學博士和博士后）、中國農業大學博士后王坤光和中國農業大學顧少華研究員，通訊作者為中國農業大學顧少華研究員、宋春旭副教授和左元梅教授。

核心發現：香蕉連作7年后根結線蟲病害自然衰退，土壤進入抑病狀態

香蕉是全球重要的熱帶水果，其產業對熱區農業經濟發展至關重要。然而，由根結線蟲引起的土傳病害是香蕉連作障礙的主要成因之一，嚴重時可導致減產50%以上。傳統防控依賴化學殺線劑，但其環境風險和生態負效應日益凸顯。因此，挖掘和利用土壤自身的“免疫”功能，成為實現農業可持續發展的關鍵。研究團隊對廣西南寧一個具有11年種植歷史的香蕉連作基地進行了系統監測。結果發現，根結線蟲病害呈現出先升后降的拋物線趨勢：在連作前5年，發病率高達90%以上；令人驚奇的是，從第7年開始，發病率顯著下降至40-50%，土壤進入了“抑病狀態”。

機制解析：鐵載體介導的跨界對話構建根際防御共同體

為破解土壤如何獲得“免疫力”，團隊整合了形態學鑒定、高通量測序、微生物分離培養、基因組學、代謝組學及盆栽驗證等多學科手段，取得以下關鍵突破：

線蟲群落演替規律：隨著連作年限延長，土壤線蟲群落結構發生顯著變化。有害的植物寄生線蟲（特別是根結線蟲）相對豐度下降，而有益的自由生活線蟲（包括食細菌線蟲、捕食性線蟲等）比例大幅上升。

關鍵微生物挖掘：通過共現網絡分析和隨機森林模型，研究鎖定了一個與根結線蟲豐度呈顯著負相關的核心細菌類群——ASV1467。從連作11年的香蕉根際成功分離到該菌株，經全基因組測序鑒定為貝萊斯芽孢桿菌（Bacillus velezensis）Y11.1。

功能驗證：溫室盆栽試驗證實，接種Y11.1菌株可顯著減少香蕉根系根結數和卵塊數（分別減少46.2%和69.6%），并促進植株生長。

鐵載體的關鍵作用：深入研究發現，Y11.1菌株分泌的鐵載體——bacillibactin是構建土壤抑病功能的核心分子。趨化性試驗顯示，bacillibactin對根結線蟲二齡幼蟲具有驅避和殺滅作用，但對模式自由生活線蟲秀麗隱桿線蟲卻表現出吸引作用且無致死效應。這一發現首次揭示了微生物鐵載體能夠作為“智能物質”，精準區分“敵友”——驅殺病原線蟲的同時，吸引有益線蟲富集，從而重塑整個根際生物網絡。