微基生物 您自己的微生态研究团队|专注微生态研究与应用
|
文献来源：Harnessing the phyllosphere microbiota of wild foxtail millet for designing beneficial cross-kingdom synthetic communities 期刊：ISME Communications | 发表时间：2025年5月 |
一、研究背景与意义
研究以中国野生狗尾草起源中心7个地理位点的野生狗尾草为材料，解析其叶际细菌与真菌群落组成，明确微生物组组装的驱动因素，筛选与病原菌显著相关的核心功能菌株，构建跨界合成菌群并验证其对驯化谷子叶部病害的防控效果，为利用野生作物微生物资源改良驯化作物抗逆性提供理论与技术支撑。
|
微基生物可承接同类技术服务：提供专业的样本采集指导、微生物分离培养、功能菌株筛选及验证一站式服务。 咨询热线：021-50763698 |
二、样本来源与处理
样本类型：野生狗尾草叶片样本及对应土体土样本；
采集方式：中国野生狗尾草起源中心7个位点，每个位点设置6个重复样地（间隔5-10km），每个样地选取10株抽穗期野生狗尾草，叶片样品混合为1个重复，共42个叶片样本、42个土体土样本，无菌采集后-80℃保存；
前处理：叶片样本用无菌去离子水轻柔冲洗去除土壤污染，滤纸吸干表面水分；土体土样本用于理化性质分析。
三、实验设计思路
|
|
|
|
1.叶际微生物组测序与分析：细菌16S rRNA基因V5-V7区、真菌ITS1区测序；
2.功能菌株分离、鉴定与筛选
菌株分离培养：叶片组织研磨后梯度稀释，分别涂布于R2A培养基（细菌）、YPD培养基（酵母），25℃培养3-5d，根据菌落形态挑取单菌落纯化，-80℃保藏；
菌株鉴定：扩增细菌16S rRNA基因、酵母ITS序列，Sanger测序后进行物种注释；解析菌株种内多样性，去重复后获得纯菌株；
筛选标准：筛选属于核心微生物类群、且与叶部病原菌（链格孢菌等）丰度显著相关的菌株，最终选取23株细菌、23株酵母用于合成菌群构建。
3.合成菌群（SynComs）构建与功能验证
三种合成菌群设计：
1）BacSynCom（细菌合成菌群）：16株芽孢杆菌+6株泛菌+1株甲基杆菌
2）YeastSynCom（酵母合成菌群）：13株Filobasidium+8株Vishniacozyma+2株Sporobolomyces
3）BacYeastSynCom（跨界合成菌群）：上述全部46株细菌+酵母混合
功能验证方法：
1）离体叶片防效：谷子5叶期叶片，伤口接种SynComs→48h后接种链格孢菌→7d后测病斑面积
2）体外拮抗：平板对峙法，测定对4种病原菌（2株链格孢菌、黑附球菌、稻瘟菌）的菌丝抑制率
四、核心结果展示
1. 采样设计与技术路线总览
图1 采样流程、菌株分离与功能验证示意图
|
核心结论：覆盖中国狗尾草起源中心7个地理位点，共42个叶片样本；建立「微生物组解析→核心菌株筛选→合成菌群构建→功能验证」完整技术链条；共获得1953个细菌ASV、474个真菌ASV，测序数据量充足。 |
2. 环境与宿主遗传对微生物组的驱动作用
图2 7个采样位点地理分布与宿主遗传聚类
图3 环境因素与宿主遗传对叶际微生物组的影响
|
核心结论：土壤pH对细菌、真菌群落解释度最高（分别10%、12.6%）；宿主遗传距离与细菌、真菌群落距离均呈显著正相关（Mantel检验P<0.01）；地理位点对叶际细菌、真菌群落组成影响极显著（P<0.001）。 |
3. 叶际微生物组组装机制解析
图4 细菌与真菌群落组装过程分析
|
核心结论：细菌群落以物种分选为主（分选/扩散效应比更高），迁移率0.28；真菌群落的扩散限制更明显，迁移率0.17，生态位宽度显著大于细菌；细菌群落组装主要受均一化选择、扩散限制驱动；核心贡献类群是芽孢杆菌科、假单胞菌科、欧文氏菌科等 |
4. 核心微生物类群与病原菌相关性
图5 核心微生物类群与病原菌相关性分析
|
核心结论：核心细菌类群（7属）：芽孢杆菌（Bacillus）、泛菌（Pantoea）、甲基杆菌（Methylobacterium）、假单胞菌（Pseudomonas）等；核心真菌类群：3个酵母属（Vishniacozyma、Filobasidium、Sporobolomyces）+4个病原菌属；芽孢杆菌、甲基杆菌、Vishniacozyma酵母与链格孢菌（Alternaria）丰度呈显著负相关 |
5. 合成菌群防病效果验证
图6 合成菌群对谷子叶部链格孢菌病害的防控效果
|
核心结论：3种合成菌群均显著降低病斑面积：对照0.69cm2→处理后最低0.07cm2；防病效果排序：BacSynCom（0.07cm2）>BacYeastSynCom（0.14cm2）>YeastSynCom（0.20cm2）；芽孢杆菌属菌株对多种病原菌具有强拮抗作用，体外抑制率最高可达50%以上。 |
五、研究结论
本研究系统解析野生狗尾草叶际微生物组，发现土壤pH与宿主遗传共同驱动群落组装，筛选出与病原菌负相关的核心菌株，构建的跨界合成菌群可显著抑制谷子叶部病害，其中芽孢杆菌合成菌群防病效果最优，为野生微生物资源利用与生物制剂开发提供技术支撑。
微基生物可承接的同类技术服务项目
|
服务项目 |
服务内容 |
|
微生物组高通量测序 |
叶际/根际/内生细菌、真菌、古菌16S/ITS/18S rRNA基因测序，群落组成与多样性分析 |
|
微生物组组装机制分析 |
环境因子关联、宿主遗传相关性、生态位宽度等深度分析 |
|
可培养微生物资源挖掘 |
不同微生境细菌、真菌、酵母分离、纯化、保藏，建立菌株资源库 |
|
核心功能菌株定向筛选 |
生防（拮抗病原菌）、促生、定殖能力等核心菌株筛选与功能验证 |
|
合成菌群（SynComs）构建 |
单一类群/跨界合成菌群设计、体外拮抗验证、盆栽/田间活体防效评价 |
|
生物制剂开发支持 |
防/促生菌剂配方优化、稳定性测试，支撑成果转化与专利申请 |
|
自2012，深耕微生物研究 您可靠的科研伙伴 欢迎咨询合作！咨询热线：021-50763698 |
参考文献
Xiaoyu Zai, et al. Harnessing the phyllosphere microbiota of wild foxtail millet for designing beneficial cross-kingdom synthetic communities. ISME Communications, 2025, 5(1), ycaf066.
