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Nature Communications | 沈其榮院士團隊揭示土壤原生動物通過激活根際有益細菌功
文章信息
期刊：Nature Communications
題目：Soil-dwelling Naegleria enhances plant performance by stimulating beneficial bacterial functions in the rhizosphere
通訊作者：熊武 教授（南京農(nóng)業(yè)大學）
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64139-x
發(fā)表日期：2025-10-13
研究背景
土壤原生動物在影響植物性能方面發(fā)揮著重要作用，但它們與植物有益細菌之間的相互作用仍不清楚。本研究旨在探討兩種土壤原生動物（Naegleria sp. 和Cercomonas sp.）如何影響植物病原菌Ralstonia solanacearum，并在合成微生物群落中調(diào)控細菌功能，從而促進植物健康。
研究方案
該研究結(jié)合體外實驗和盆栽實驗，評估了兩種原生動物對病原菌的捕食偏好及其在合成微生物群落中的作用。作者構(gòu)建了一個由七種常見根際細菌組成的合成群落（SynCom），并研究了原生動物捕食對特定細菌性狀和功能的影響。通過在番茄植物模型系統(tǒng)中進行實驗，研究者評估了原生動物對病原菌生長的影響，并通過代謝組學分析檢測了與生物膜形成和次級代謝物合成相關的基因表達變化。
研究結(jié)果
原生動物對病原菌的捕食偏好：Naegleria sp. 在捕食Ralstonia solanacearum時表現(xiàn)出最佳生長，而Cercomonas sp. 在捕食Acinetobacter baumannii 時生長最佳。
對合成微生物群落的影響：Naegleria sp. 顯著增強了 SynCom對病原菌的抑制能力，使抑制效果提高了 74.29%。此外，Naegleria sp. 還使 SynCom的生物膜生物量增加了 2.44 倍。
對細菌生物膜形成的影響：Naegleria sp. 顯著增加了 SynCom中不同細菌的生物膜形成能力，而Cercomonas sp. 則降低了生物膜形成能力。
基因表達變化：在Naegleria sp. 存在的情況下，Bacillus velezensisSQR9 的生物膜相關基因（如epsA-O 和tapA-sipW-tasA操作子）和次級代謝物合成基因（如macrolactin H、bacillaene和difficidin）的表達上調(diào)。
圖1. 兩種原生動物與合成群落對病原菌Ralstonia solanacearum的影響及其對植物生長的意義
圖2.兩種原生動物對Bacillus及合成群落成員生物膜形成的影響
圖3.原生動物Naegleria對合成群落中Bacillus velezensisSQR9基因表達的影響
研究結(jié)論
該研究表明Naegleria sp. 通過捕食病原菌、促進有益細菌的生長以及刺激保護性微生物功能，從而增強植物健康。這些發(fā)現(xiàn)為利用原生動物作為生物控制劑以促進可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了新的視角。
圖4.原生動物與根際細菌類群相互作用的生態(tài)機制概念模型
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