本站消息 7月7日，学校植物保护学院朱书生教授团队在国际微生物学领域顶尖期刊《Microbiome》（五年影响因子16.6）发表题为“Nucleotides enriched under heat stress recruit beneficial rhizomicrobes to protect plants from heat and root-rot stresses”的研究论文。该研究系统阐释了三七在热胁迫条件下通过代谢调控与微生物互作抵御复合胁迫的生存策略，为气候变化背景下的作物健康栽培提供了新思路。

研究背景

在全球气候变暖加剧的背景下，高温胁迫与土传病害的协同胁迫已成为威胁农业生产的重要挑战。植物虽无法移动逃避胁迫，但可通过"呼救"策略由根系分泌物招募有益微生物构建保护屏障。本研究以典型热敏感且根腐病发生严重的药用植物三七为对象，揭示植物如何通过代谢-微生物协同作用实现高温和根腐病多重胁迫下的"逆境求生"。

主要结果

1. 高温胁迫效应

通过15天不同温度处理试验发现，36°C高温胁迫处理的根际土壤显著提高了下茬三七的存活率、降低了根腐发病率以及叶片热损伤率，使植物-土壤反馈由正常状态下的负反馈变为正反馈。土壤灭菌后效应消失的试验证实根际土壤中的微生物发挥了关键调控作用（图1）。

图1 高温胁迫对三七下茬植株的存活和耐热性有益

2. 关键功能微生物鉴定

微生物组分析表明，36°C处理特异性富集了根际土壤中的细菌伯克霍尔德菌属Burkholderia_Caballeronia_Paraburkholderia和真菌担子酵母Saitozyma podzolica。利用培养组学分离到Burkholderia sp. (B36)和S. podzolica (SP)，功能验证表明B36和SP可显著提高三七超氧化物歧化酶（SOD）的活性进而降低叶片热损伤率；拮抗试验表明，B36可直接拮抗三七根腐病原菌的生长，SP通过占据培养皿上的生态位进而阻止病原菌生长（图2）。

图2 36°C处理的根际土壤中富集的有益微生物有助于耐热性和拮抗病原菌

3. 代谢-微生物互作机制

代谢组-转录组联合分析揭示，高温胁迫可激活三七核苷酸代谢通路，使根系分泌物中4种嘌呤和6种嘧啶类物质显著增加（图3）。于培养皿或自然土壤中外源添加这些核苷酸，发现无论单个还是复配的核苷酸均选择性促进两种有益微生物的生长，而对病原菌无明显促生效应（图4）。

图3 高温胁迫增强核苷酸代谢导致根分泌物中嘌呤和嘧啶富集

图4 核苷酸对有益微生物和病原菌生长的影响

4. 跨物种应用验证

在辣椒和番茄上的验证试验表明，外源添加核苷酸与两种有益微生物可显著降低植物的叶片热损伤率并促进其生长，且协同处理效果显著优于单一处理（图5），证实该策略的广谱应用潜力。

图5 有益微生物和核苷酸单独或协同施用对辣椒和番茄耐热性的影响

科学价值与应用前景

本研究揭示了植物通过"代谢响应-微生物招募"策略应对复合胁迫的生态适应机制（图6）。研究结果为开发基于“核苷酸益生元+功能菌益生菌”的生态防控措施提供了理论支撑，为解决热胁迫和病害多重胁迫下作物的健康栽培提供了新路径。

图6 高温胁迫下三七募集有益微生物抵御多种胁迫的生存策略

作者与资助

学校朱书生教授、杨敏教授与中国农业大学刘俊峰教授为本文共同通讯作者，学校刘海娇博士（现为中国农业大学博士后）为本文第一作者。学校苏应威博士、叶辰副教授等参与了部分工作。朱有勇院士、郝建军教授、赵江潮教授提供了重要指导。该研究得到了国家自然科学基金区域创新发展联合基金（U23A20202）、北京市自然科学基金（6254033）、国家重点研发计划（2021YFD1601003）等项目的共同资助。

全文链接

https://doi.org/10.1186/s40168-025-02126-6