近日，生物所农业微生物课题组在植物微生物互作方面取得重要研究进展，首次揭示了非宿主基因型依赖性核心微生物的稳定定殖特性及其功能。进一步研究了功能菌株促生特性，揭示了定殖细菌可通过调节根部生长素相关代谢通路而促进玉米生长，为通用、可定殖的新型微生物菌剂研发提供了理论基础。相关成果分别发表在微生物学领域的国际权威期刊《npj Biofilms and Microbiomes》（五年影响因子9.9）以及《Microbiological Research》（五年影响因子7.2）。

1、保守型非宿主基因依赖性根际细菌促进玉米生长

根际微生物组对植物生长和健康至关重要。尽管已知宿主基因型会影响根际微生物群落，但核心微生物能否在遗传背景差异显著的宿主中稳定定殖并发挥积极作用仍待阐明。研究团队对335个玉米种群的1005份根际样本进行微生物扩增子测序分析，揭示玉米细菌与真菌群落的多样性和组成均存在显著的宿主基因型依赖性。然而，根际微生物群落的构建主要受随机过程主导，表明不同基因型玉米的根际微生物群落在进化上具有保守性。本研究提出“核心微生物可独立于宿主基因型，但与玉米稳定共生”的假说，并发现一类在所有供试玉米基因型根际环境中均富集的细菌——假单胞菌属。随后，研究人员从玉米根系中定向分离筛选得到假单胞菌，并对其促生功能进行验证。结果表明，分离得到的假单胞菌菌株可通过激活玉米根内激素信号通路，显著促进玉米根、茎生长。

这项研究首次揭示了非宿主基因型依赖性核心微生物的稳定定殖特性及其功能，深化了对植物-微生物组互作机制的理解，为基于微生物组的可持续农业发展策略提供了新思路。相关成果以“Conserved genotype-independent rhizobacteria promote maize growth”为题，发表于Nature旗下TOP期刊npj Biofilms and Microbiomes (五年影响因子9.9)。（https://www.nature.com/articles/s41522-025-00895-4）。

生物所房俊楠助理研究员、王国良助理研究员、张春副研究员为共同第一作者，仇天雷研究员和王旭明研究员为共同通讯作者。刘贵明研究员等参与论文相关研究工作。

图1  不同玉米基因型共享有益微生物的概念图

2、Enterobacter vonholyi Y16 菌株的基因组特征及玉米促生特性解析

植物根际促生菌（PGPR）能够促进植物生长、提升植物抗逆性。研究团队从玉米根际分离得到一株肠杆菌（Enterobacter vonholyi） Y16，该菌株具备解磷、解钾、分泌铁载体以及合成生长素的多种促生功能及相应基因。采用微生物组学与转录组学相结合的分析策略，阐明了该菌在促进玉米生长过程中驱动植物根部基因表达变化。接种Y16菌液可使拟南芥主根长度显著增加16.7%，也可使苗期玉米株高、茎粗、地上部鲜重和地下根系鲜重分别提升18.41%、22.32%、48.41%和62.31%。且菌株Y16可成功定殖于玉米根际，并对根际细菌群落结构产生影响。转录组学分析发现，Y16菌株可调控包括植物激素信号通路、丝裂原活化蛋白激酶信号通路、苯丙烷生物合成通路以及淀粉与蔗糖代谢通路等多个植物体内通路的表达变化。同时，处理组玉米根部生长素响应基因的表达水平显著上调，且与菌株Y16丰度呈显著正相关，推测该菌可通过调节玉米体内生长素相关代谢通路而促进玉米生长。

本研究为植物促生菌的分离和验证提供了新的方法，也为探究PGPR的促生分子机制提供了理论依据，同时也为促进作物营养高效利用的微生物菌剂和菌肥的开发提供了菌株资源。相关研究以“Exploring the genomic features and plant growth-promoting properties of Enterobacter vonholyi Y16 isolated from maize rhizosphere”为题，发表于微生物学期刊Microbiological Research (五年影响因子7.2)（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0944501326000017）。

生物所在读硕士生徐佳灿、房俊楠助理研究员为共同第一作者，仇天雷研究员和王旭明研究员为共同通讯作者。张春副研究员等参与论文相关研究工作。

图2 菌株 Y16 玉米促生长作用示意图