近日，中國農(nóng)業(yè)大學張福鎖院士團隊合作在《Nature Communications》期刊上發(fā)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(tǒng)揭示了長期連作誘導香蕉根際微生態(tài)演變的規(guī)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(nóng)業(yè)大學博士和博士后）、中國農(nóng)業(yè)大學博士后王坤光和中國農(nóng)業(yè)大學顧少華研究員，通訊作者為中國農(nóng)業(yè)大學顧少華研究員、宋春旭副教授和左元梅教授。

核心發(fā)現(xiàn)：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(tài)

香蕉是全球重要的熱帶水果，其產(chǎn)業(yè)對熱區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)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(chǎn)50%以上。傳統(tǒng)防控依賴化學殺線劑，但其環(huán)境風險和生態(tài)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(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)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(tǒng)監(jiān)測。結果發(fā)現(xiàn)，根結線蟲病害呈現(xiàn)出先升后降的拋物線趨勢：在連作前5年，發(fā)病率高達90%以上；令人驚奇的是，從第7年開始，發(fā)病率顯著下降至40-50%，土壤進入了“抑病狀態(tài)”。

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(tài)學鑒定、高通量測序、微生物分離培養(yǎng)、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(guī)律：隨著連作年限延長，土壤線蟲群落結構發(fā)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(xiàn)網(wǎng)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(jīng)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(shù)和卵塊數(shù)（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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)出吸引作用且無致死效應。這一發(fā)現(xiàn)首次揭示了微生物鐵載體能夠作為“智能物質(zhì)”，精準區(qū)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(wǎng)絡。