葡萄酒學院李華、王華教授團隊在釀酒葡萄根際代謝物在維持細菌和真菌群落的多樣性的研究方面取得新進展

近期，我院李華、王華教授團隊在釀酒葡萄種植年限驅動的根際代謝物變化在維持細菌和真菌群落的多樣性和共生網絡中的關鍵重要性的研究方面取得新進展。研究成果以“Rhizosphere Metabolite Dynamics in Continuous Cropping of Vineyards: Impact on Microflora Diversity and Co-occurrence Networks”為題在《Microbiological Research》上發表。我院博士研究生宋瑞為第一作者，李華教授和王華教授為通訊作者。

作物根際代謝介導了多種地下生態過程，特別是影響了微生物多樣性和養分循環。植物在生長過程中會向根際釋放化學物質。這些化學物質，特別是次生代謝物，建立和維持生物之間以及生物與環境之間的關系。根際代謝物介導的微生物間的相互作用可分為正向和負向。正代謝影響可顯著促進微生物群落的生長，而負代謝影響可控制微生物群落的生長速度，以平衡微生物在生態系統中的物種豐度。然而，目前關于干旱荒漠地適生作物的根際代謝及其介導的微生物相互作用尚不清楚。因此，團隊利用宏基因組測序和非靶向代謝組技術，對一個未耕地和四個不同種植年份的釀酒葡萄根際土壤進行了測序分析，以解析釀酒葡萄根際土壤微生物群落的生化特征，以及土壤代謝物與土壤微生物群落的互作效應。

結果表明，五個樣地的根際土壤中相對豐度較高的細菌屬是類諾卡氏菌屬（Nocardioides），鏈霉菌屬（Streptomyces），和紅桿菌屬（Solirubrobacter），相對豐度較高的真菌屬是嗜根菌（Rhizophagus）、球囊霉菌（Glomus）和假裸囊菌（Pseudogymnoascus）。在釀酒葡萄連作過程中，根際土壤代謝組成發生了顯著變化，二甲基甘氨酸（Dimethylglycine），芒柄花黃素（Formononetin）和脫氫表雄酮（Dehydroepiandrosterone）是最重要的差異代謝物。將所有的差異代謝物進行了KEGG注釋并富集到代謝通路上，亞油酸代謝（Linoleic acid metabolism），不飽和脂肪酸的生物合成（Biosynthesis of unsaturated fatty acids）和氨基酸的生物合成（Biosynthesis of amino acids）在 KEGG 通路中顯著富集，每條關鍵通路都有 6 種以上的代謝物所共同參與。Procrustes分析表明，根際分泌的代謝物與細菌類群的相關性高于其與真菌類群之間的相關性，這表明不同土壤生境下微生物群落對同一植物釋放的化學養分的響應存在差異。共生網絡分析表明，根際代謝物與土壤細菌和真菌群落之間具有復雜的拓撲結構，這表明根際代謝物與土壤微生物群落組成具有明顯的共存關系。最小偏二乘路徑表明，釀酒葡萄的復墾年限對根際分泌的代謝物的影響大于其對微生物群落多樣性的影響，而根際分泌的代謝物與微生物群落多樣性顯著相關。本研究為干旱地區農作物根際土壤微生物群落維持的生態機制提供了新的認識。

該研究得到葡萄酒產業可持續發展關鍵技術研究與應用（LYNJ202110）資助。