尋找大豆“癥青”病害的元兇

大豆“癥青”病害（SGS）是指感病大豆在正常成熟時(shí)，植株仍然葉綠枝青，同時(shí)出現(xiàn)莢而不實(shí)或籽粒癟爛的現(xiàn)象?！鞍Y青”嚴(yán)重影響大豆的品質(zhì)和產(chǎn)量，造成大豆減產(chǎn)20%—80%，特別嚴(yán)重的地塊甚至顆粒無(wú)收。近年來(lái)，大豆“癥青”在我國(guó)大面積暴發(fā)流行，已成為黃淮海夏大豆生產(chǎn)上的“癌癥”。然而，引發(fā)大豆“癥青”的原因一直備受爭(zhēng)議，推測(cè)的可能原因包括蟲(chóng)害（如點(diǎn)蜂緣蝽取食）、營(yíng)養(yǎng)元素（如硼元素）缺乏及氣候問(wèn)題（如高溫干旱）等。近日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員王二濤團(tuán)隊(duì)在《Plant Biotechnology Journal》上在線發(fā)表研究，利用多組學(xué)高通量測(cè)序解析了大豆“癥青”發(fā)生相關(guān)的細(xì)菌、真菌和病毒微生物組，發(fā)現(xiàn)“癥青”的發(fā)生與一種新型雙生病毒的侵染緊密相關(guān)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)“癥青”發(fā)生伴隨著大豆籽粒微生物組豐度的升高和細(xì)菌菌群穩(wěn)態(tài)的失衡。

研究人員利用轉(zhuǎn)錄組和小RNA測(cè)序解析了大豆“癥青”相關(guān)的病毒微生物組，并在大豆“癥青”樣品中鑒定出了一種新型的重組雙生病毒——大豆“癥青”綜合征相關(guān)病毒（SbSGSV）。該病毒不屬于已知的14個(gè)發(fā)表的雙生病毒屬，推測(cè)其可能由雙生病毒科的不同屬的病毒發(fā)生重組產(chǎn)生。研究人員進(jìn)一步對(duì)該病毒進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)其在不同品種、采樣地點(diǎn)和年份的“癥青”大豆籽粒中都被檢測(cè)到，但存在一定程度的變異，表明該雙生病毒是令大豆“癥青”發(fā)生的“真兇”。該結(jié)果與近期發(fā)表在《Molecular Plant》上的相關(guān)研究相互印證，表明大豆“癥青”病害的致病重要原因是由一種新型的重組病毒導(dǎo)致的。

為了破解大豆“癥青”的病因，除上述工作外，研究人員還解析了“癥青”關(guān)聯(lián)的大豆各個(gè)組織（包括根際、根、莖、葉、豆莢和籽粒）相關(guān)的細(xì)菌和真菌微生物組，發(fā)現(xiàn)與正常籽粒相比，“癥青”籽粒的細(xì)菌及真菌豐度顯著增加，細(xì)菌多樣性顯著降低。研究還發(fā)現(xiàn)“癥青”籽粒的細(xì)菌菌群穩(wěn)態(tài)失調(diào)，主要表現(xiàn)為革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌（放線菌門(mén)和厚壁菌門(mén)）的豐度顯著降低，而革蘭氏陰性細(xì)菌（變形菌門(mén)和擬桿菌門(mén)）的豐度顯著升高，但導(dǎo)致菌群穩(wěn)態(tài)失衡的細(xì)菌種屬在不同大豆品種中完全不一致，表明其菌群穩(wěn)態(tài)失衡可能是大豆“癥青”發(fā)生的并發(fā)現(xiàn)象。研究人員進(jìn)一步對(duì)小麥多種病害樣本相關(guān)的微生物組進(jìn)行分析，也發(fā)現(xiàn)菌群穩(wěn)態(tài)在植物病害中的重要作用?；谶@些研究結(jié)果，該研究提出菌群豐度增高和穩(wěn)態(tài)失衡是植物病害發(fā)生的普遍性現(xiàn)象。

該研究通過(guò)多組學(xué)聯(lián)動(dòng)將微生物菌群失調(diào)、雙生病毒侵染與大豆“癥青”發(fā)生建立關(guān)聯(lián)，為農(nóng)作物病原的快速鑒定提供了范例，為大豆“癥青”的防治提供了重要的理論基礎(chǔ)。