近期，国家大豆改良中心广东分中心、南方大豆创新研究院、农学院连腾祥副教授在植物-微生物组互作与作物抗逆调控研究方面取得系列进展。团队综合运用代谢组学、微生物组学、转录组学及合成菌群等多组学与功能验证手段，系统解析了宿主植物通过代谢信号跨生态位招募有益微生物、协同应对生物与非生物胁迫的分子机制，取得多项成果。
1.揭示跨生态位代谢物-微生物组互作协同防控大豆根腐病机制。
镰刀菌引起的根腐病严重威胁全球大豆生产，基于微生物组的防控策略具有可持续优势，但多生态位互作的机制尚不清楚。课题组发现抗病大豆品种通过具有空间特异性的代谢信号，跨根际、根内生和叶内生三个生态位精准招募有益微生物：刺芒柄花素和麦芽酚选择性富集根际芽孢杆菌和Massilia，牛蒡子苷元和异香草酸招募根内生芽孢杆菌和链霉菌，黄酮类代谢物吸引叶内生青霉和曲霉。课题组进一步通过自上而下（宿主筛选菌株）和自下而上（拮抗功能菌株）两种策略构建合成菌群，均可有效抑制感病品种的根腐病。转录组分析揭示两类合成菌群具有差异化的防御模式：前者激活MAPK关联的萜类和黄酮途径，后者主要调控宿主碳氮分配以限制病原资源。该研究提出了代谢物介导的多生态位协同防御模型，为微生物组驱动的作物病害绿色防控提供了新思路。相关成果发表于国际知名期刊The ISME Journal（中国科学院一区，影响因子10.0）。农学院2022届硕士刘琪、2022届硕士成浪、2025级硕士张恩熙为共同第一作者，连腾祥副教授、程艳波教授、年海教授为共同通讯作者。
2.开发纳米硒-谷胱甘肽复合材料，揭示其协同调控微生物组增强大豆耐盐。
土壤盐渍化严重制约大豆产量与品质，纳米材料在增强作物抗逆性方面具有应用潜力，但其与根际微生物组的互作机制尚不明确。课题组开发了壳聚糖稳定的硒纳米颗粒与谷胱甘肽的纳米复合材料（SeG），发现其通过激活茉莉酸信号通路、促进根系分泌关键代谢物熊果苷，进而招募耐盐促生菌群，实现纳米材料驱动的植物-代谢物-微生物协同抗盐。SeG处理在大豆田间试验中表现出稳定的增产效果，并在番茄和玉米中展现了跨物种的耐盐调控效应，为开发靶向植物-微生物互作的新型纳米抗逆材料提供了参考。相关成果发表于aBIOTECH（影响因子5.1）。农学院2023级硕士生陈彦希、2023级硕士生马宣宣和中国科学院新疆生态与地理研究所赵帅副研究员为共同第一作者，连腾祥副教授、年海教授和吉林农业大学魏健教授为共同通讯作者。
3.综述叶际植物-微生物化学通讯机制，提出转化应用新方向。
叶际是植物与微生物互作的重要界面，但长期被视为被动生境而研究相对薄弱。课题组首次系统性地提出了叶际化学生态位驱动的植物-微生物组双向谈判网络的观点。该研究解析了植物如何通过叶片物理特征、免疫基因及发育阶段等核心因子主动构建化学过滤网，在动态环境中精准筛选并招募特定的微生物成员；同时，文章重点阐述了初级代谢物、次级代谢物、植物激素及挥发性有机物（VOCs）在叶际通讯中的双重功能调控角色，并系统论述了微生物源分子如何通过调节宿主激素稳态及免疫系统，实现对植物生长与抗逆性的反向反馈调节。相关成果以封面论文发表于Plant, Cell & Environment（中国科学院一区Top期刊，影响因子6.3）。农学院2023级硕士研究生马宣宣、2024级硕士凌俐为共同第一作者，连腾祥副教授、马启彬教授、中国科学院新疆生态与地理研究所赵帅副研究员为共同通讯作者。
相关论文链接：
https://doi.org/10.1093/ismejo/wrag080
https://doi.org/10.1016/j.abiote.2026.100022
https://doi.org/10.1111/pce.70314
文图/农学院
