微生物组遗产影响Diplodia sapinea感染的苏格兰松枝尖的坏死形成

《Environmental Microbiome》：Microbiome legacy influences necrosis formation in Diplodia sapinea-infected Scots pine shoots

　　

摘要

背景

真菌内生菌是所有植物整体生物群落的重要组成部分，包括苏格兰松（Pinus sylvestris），它们可能影响植物的生长表现。在欧洲，对苏格兰松危害最大的病原体之一是Diplodia sapinea，这种病原体会导致坏死病斑，并且在北方地区的发病率逐渐增加。尽管已知内生菌会影响植物的生长表现，但目前尚不清楚苏格兰松枝条中自然形成的真菌群落是否能够调节D. sapinea引发的坏死反应。我们通过一项野外实验来验证以下假设：排除空气中的真菌孢子可以改变松树幼苗枝条中的内生菌群落结构，而这种群落结构的改变会影响D. sapinea的致病能力。

结果

在实验地点，通过用网袋覆盖松树幼苗的枝条，使空气中传播的真菌孢子数量减少了一半。覆盖了网袋的枝条和未覆盖的枝条都被送往实验室，并接种了D. sapinea。我们使用多光谱3D扫描仪监测了这些枝条的形态和生理状态，并评估了坏死病斑的发展情况。结果发现，排除真菌孢子后，内生菌群落的丰富度略有下降，但在接种前，两组枝条在形态和生理上没有显著差异。接种D. sapinea的枝条都出现了明显的坏死病斑，且覆盖网袋的枝条上的病斑明显比未覆盖的枝条更大。长读长序列的牛津纳米孔宏条形码分析显示，接种后的菌群变化在覆盖网袋的枝条中更为明显。菌群组成清楚地区分了坏死组织和健康组织。

结论

我们的研究结果表明，定居在苏格兰松枝条中的内生菌群落结构可能会影响D. sapinea引起的坏死病斑的范围。菌群越丰富、多样性越高，病斑面积通常越小；而受到较低真菌孢子压力的枝条在接种后会出现更大的病斑。这些结果突显了真菌群落组成在疾病发生过程中的关键作用，并表明基于内生菌的方法可能为提高森林树种的抗病性提供新的途径。此外，研究还建议在利用病斑大小来评估树木对病原体的抗性时，需要考虑内生菌的存在情况。