撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

根際微生物組被譽為植物的“第二基因組”，在植物的生長發(fā)育與健康中發(fā)揮著關鍵作用。

2025 年 3 月 13 日，北京大學生命科學學院白洋團隊在國際頂尖學術期刊 Cell 上發(fā)表了題為：Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns 的研究論文【1】。該論文最近被選為Cell封面論文。

該研究結合多種作物的根際可培養(yǎng)細菌基因組與宏基因組數(shù)據(jù)，構建了作物根際細菌基因組數(shù)據(jù)庫（CRBC）和作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫（CRVC），顯著擴展了公開可用的作物根際細菌基因組數(shù)量約 3 倍，鑒定的病毒在屬水平上 50% 未被報道。基于這些數(shù)據(jù)，研究團隊首次發(fā)現(xiàn)了植物根際細菌定植相關的保守遺傳通路，并創(chuàng)新性地揭示了作物根際生態(tài)系統(tǒng)中未曾探索的細菌-病毒互作規(guī)律。

封面故事：封面圖片將作物根際微生物群比作宇宙中的“暗物質”，象征著科學界為解讀根際生態(tài)系統(tǒng)中的隱藏面所付出的努力。該研究構建了來自農作物根際的全面的細菌和病毒基因組數(shù)據(jù)庫，研究團隊確定了在不同土壤和寄主物種的根際微生物群中富集的保守細菌功能，以及作物根際生態(tài)系統(tǒng)中的細菌-病毒相互作用。

根際微生物的參考基因組對于作物根系微生物組的宏基因組分析和機制研究至關重要。

在這項最新研究中，研究團隊通過將高通量細菌培養(yǎng)與宏基因組測序相結合，從小麥、水稻、玉米和苜蓿的根際構建了全面的細菌和病毒基因組數(shù)據(jù)庫。

該研究構建的作物根際細菌基因組數(shù)據(jù)庫（CRBC）顯著增加了公開可用的作物根 際細菌基因組的數(shù)量和系統(tǒng)發(fā)育多樣性，其中包含 6699 個細菌基因組（68.9% 來自分離株）和 1817 個未定義物種，使作物 根際細菌的多樣性增加了 290.6%。

該研究構建的作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫（CRVC）包含 9736 個非冗余病毒基因組，其中 1572 個屬級病毒此前未在作物根際微生物組中被報道。

通過這些研究，研究團隊確定了在不同土壤和寄主物種的 根際微生物群中富集的保守細菌功能，并揭示了作物根際生態(tài)系統(tǒng)中此前未被探索的細菌與病毒之間的聯(lián)系。

總的來說，該研究構建的作物根際細菌基因組數(shù)據(jù)庫（CRBC）和作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫（CRVC）是研究微生物機制和應用、支持可持續(xù)農業(yè)的寶貴資源。

北京大學生命科學學院白洋研究員為該論文的通訊作者。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所戴睿博士、北京大學張婧贏副研究員、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所劉芳工程師為共同第一作者。

2025 年 4 月 22 日，北京大學白洋研究員、崖州灣國家實驗室/中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋院士、華南農業(yè)大學儲成才教授、南方科技大學黃安誠研究員、中山大學腫瘤防治中心高嵩研究員帶領的五個頂尖科研團隊聯(lián)合攻關，在國際頂尖學術期刊Cell上發(fā)表了題為：Root microbiota regulates tiller number in rice 的研究論文。

該研究通過整合微生物組學、分子生物學、作物遺傳學、天然產物化學及結構生物學等技術，首次系統(tǒng)揭示了根際微生物組調控水稻分蘗的功能與分子機制， 顛覆了內源植物激素獨腳金內酯（SL） 調控分蘗的傳統(tǒng)認知，證明了微生物代謝物同樣可以精準操縱水稻分蘗過程。這項 研究堪稱植物-根際微生物互作研究的教科書級范例，也為通過利用 根 際微生物實現(xiàn)可持續(xù)農業(yè)中作物生長的優(yōu)化提供了一種有前景的新策略。

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所/北京大學張婧贏副研究員、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所王冰研究員、徐浩然博士、博士研究生劉偉東、南方科技大學博士研究生于經(jīng)緯、中山大學腫瘤防治中心王秋霞博士、崖州灣國家實驗室余泓研究員、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所魏金偉博士為論文共同第一作者。北京大學白洋研究員、崖州灣國家實驗室/中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋院士、華南農業(yè)大學儲成才教授、南方科技大學黃安誠研究員、中山大學腫瘤防治中心高嵩研究員為論文共同通訊作者。

這兩項研究形成“數(shù)據(jù)挖掘-功能機制解析”的完整閉環(huán)，標志著植物微生物組研究從描述性科學邁向功能機制解析與工程化應用的新紀元，為作物增產與糧食安全提供了科技支撐。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00198-9

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00351-4