《Frontiers in Plant Science》：Decoding microbiome responses to quarantine potato wart disease: first insights into suppression and biocontrol by full-length 16S rRNA gene profiling and functional prediction
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本研究首次通过牛津纳米孔全长16S rRNA基因测序技术，系统解析了马铃薯疮痂病（病原为Synchytrium endobioticum）在不同生态位（瘤组织、病土及长期轮作健康土）的微生物组结构与功能。研究发现病害压力驱动了具有生防潜力的细菌类群（如Pseudomonas trivialis、Bacillus atrophaeus）的富集，并预测了几丁质代谢、异生物降解等抑菌相关通路。该研究为这一检疫性病害的微生态调控提供了首个生态学框架，为开发靶向生防制剂奠定了理论基础。
引言
马铃薯疮痂病由专性寄生性壶菌Synchytrium endobioticum引起，其休眠孢子在土壤中可存活数十年，导致严重产量损失且缺乏有效化学防控手段。本研究利用全长16S rRNA基因纳米孔测序，首次对马铃薯疮痂病系统的微生物组进行多 compartment（瘤组织、病土、健康土）表征，结合功能预测与网络分析，揭示病害压力下微生物群落的重构规律与生防潜力。
材料与方法
研究纳入荷兰Stadskanaal地区病原型38（Nev?ehir）感染的田间瘤组织（n=10）、病土（n=6）、Spieckermann生物测定瘤组织（n=12）及长期轮作健康土（n=34）。通过全基因组扩增（WGA）处理低生物量样本，使用牛津纳米孔平台进行V1-V9区全长扩增子测序，并通过PICRUSt2预测功能潜能。采用PERMANOVA、ANCOM-BC2、FEAST源追踪及分子生态网络分析（MENA）解析微生物群落差异。
结果与讨论
- 1.
WGA对微生物回收的影响
与未扩增样本相比，WGA虽显著降低稀有类群多样性（p<0.05），但保留了94%以上优势类群的相对丰度（图1d），证实其在低生物量样本中可用于核心微生物组解析。
- 2.
瘤组织筛分粒径的微生物分异
75 μm筛分富集更多土壤来源类群，而25 μm筛分更贴近宿主关联微生物（图2e-f）。宿主品种显著影响瘤微生物组构成（PERMANOVA p=0.012），表明寄主基因型与病原互作共同塑造微生态。
- 3.
生防候选类群的区室化富集
瘤组织中富集Pseudomonas trivialis、Klebsiella oxytoca等具有内生潜力的类群（图4a），其功能预测显示与生物膜形成（ko02025）、芳香化合物降解（ko01220）相关；病土中Bacillus atrophaeus、B. tequilensis等具有广谱拮抗潜力的类群显著富集（图6b），且与几丁质降解通路（如K01452）密切关联（图7c）。
- 4.
土壤微生物组遗留效应
健康土微生物网络呈现高模块性（0.777）与负相关关联，体现稳定生态系统特征；而病土网络则呈现密集正相关（99.96%）但低连接性（0.372），提示病害压力下群落结构脆弱化（图5c）。Bacillus为唯一在病害与健康系统中均核心存在的属，暗示其作为广谱生防资源的潜力。
结论与展望
本研究构建了马铃薯疮痂病微生态梯度模型（图8）：瘤组织富集病原特异性抑制类群（如P. trivialis），病土蕴含过渡性生防资源（如B. tequilensis），而健康土则承载广谱抑病微生物（如B. drentensis）。未来需结合多界微生物互作研究及靶向分离验证，推动基于微生态调控的疮痂病可持续治理策略。
