CGM第463期-iMeta第17期：植物病原微生物组-微生物组专题(5)

摘要：CGM将于北京时间1月10日星期五7:00 PM举办在线沙龙活动。本期活动，我们与iMeta和Genomics Communications (gComm)期刊联合设置“微生物组”专题，并就主题“植物病原微生物组”（更多主题见文末）邀请到乌特勒支大学宋阳博士带

CGM将于北京时间1月10日星期五7:00 PM举办在线沙龙活动。本期活动，我们与iMeta和Genomics Communications (gComm)期刊联合设置“微生物组”专题，并就主题“植物病原微生物组”（更多主题见文末）邀请到乌特勒支大学宋阳博士带来“利用机器学习构建基于微生物群落组成的大田马铃薯生长预测模型”、宁波大学张昊青博士带来“小麦土传病毒病发生的微生物组特征与微生态调控策略”的分享，并邀请到秦盛教授（江苏师范大学）、程旭研究员（中国农科院深圳农业基因组所）作为特邀嘉宾参与植物病原微生物组相关的交叉话题展开讨论，敬请期待！

会议时间：2025年1月10日19:00

视频号直播：生信宝典

主讲嘉宾简介：宋阳

宋阳，博士，2019年毕业于南京农业大学沈其荣教授（中国工程院院士）团队。现就职于荷兰乌得勒支大学Corné Pieterse教授（荷兰皇家科学院院士）课题组。主要从事植物与微生物互作研究，通过机器学习解析植物微生物菌群与植物健康的关系；拓展对植物与微生物互作机理的认识；为植物健康生长，农业的可持续生产提供理论支撑。现主持欧盟项目“BOLERO”微生物模块（80万欧元），致力于评估咖啡根系结构特征，解码咖啡植物的微生物组与根系分泌物，整合构建预测模型，以提高咖啡的育种效率。参与欧盟项目“飞向活力（Flight to Vitality）：基于微生物组的机器学习模型预测田间马铃薯表型（50万欧元）和荷兰国家级项目“SPOTM：基于测序的马铃薯微生物组工具用于优化马铃薯育种”（97万欧元）。以第一作者（或并列第一）或者通讯作者发表论文8篇，多次受邀国内外重要学术会议做报告。第一作者论文和简讯近期发表于Nature Microbiology。先后担任Frontier in Microbiology客座编辑，Nature Ecology& Evolution，Microbiome, Plant Cell& Environment, Geodema等杂志审稿人。曾获江苏省好青年百人榜，江苏省环境友好使者等省级荣誉称号。

内容摘要

马铃薯活力（Potato vigour），即种薯的生长潜力，是一个重要的农艺性状，因遗传背景和环境条件等因素在生产田间表现出显著差异。研究表明，种薯的微生物组可能会影响植株健康和作物产量，但微生物组组成与马铃薯活力之间的具体关系尚不明确。在本研究中，我们对来自240个田块的6个马铃薯品种的种薯芽点和脐点进行了微生物组测序。随后，在下一季节，通过对三个试验田块的作物生长进行无人机成像追踪，我们将微生物组的组成与马铃薯活力联系了起来。我们利用不同分类学水平的微生物组数据构建了随机森林预测模型，发现扩增子序列变异（amplicon sequence variants, ASVs）水平提供了对马铃薯活力的最高预测精度，预测表现最好的品种的决定系数（R²）达到了0.69。此外，该模型识别出了与活力相关的关键微生物指标，其中包括一株链霉菌（Streptomyces）、一株不动杆菌（Acinetobacter）和一株纤维状菌（Cellvibrio）。本研究表明，基于种薯芽点相关的微生物群，可以可靠地预测种薯活力，这为未来基于微生物组的育种策略提供了潜在的指导方向。

关键词：马铃薯，微生物，机器学习，生长预测模型

参考文献：

1.Song, Y., Atza, E., Sánchez-Gil, J.J. et al. Seed tuber microbiome can predict growth potential of potato varieties. Nature Microbiology (2024).

2.Song, Y., Spooren, J., Jongekrijg, C.D. et al. Seed tuber imprinting shapes the next-generation potato microbiome. Environmental Microbiome 19, 12 (2024).

主讲嘉宾介绍：张昊青

张昊青，博士，研究员，1993年生，主要开展土传病害和连作障碍产生的微生物机制及其绿色防控措施研究。包括以小麦/设施果蔬及其重要病原物为研究对象，利用土壤生态学、微生物组学、植物生理学交叉研究体系，揭示植物-微生物-病原的互作机制，研发土传病害、连作障碍防治新技术。主要研究方向如下：1、小麦黄花叶病发生与根际微生物动态的关联机制解析与关键微生物挖掘；2、设施果蔬连作障碍产生的微生物机制与绿色防控措施。以第一作者/通讯作者在Microbiome、Geoderma、Agriculture Ecosystems & Environment、Plant and Soil等期刊发表SCI论文10余篇。主持国家重点研发子课题2项、国家自然科学面上基金、青年基金、和中国博士后基金等。

内容摘要

根际微生物是抵御土传病原菌的第一道防线，识别并利用抵御病原侵染、保障植物健康的关键微生物可为土传病害防控提供新思路和新策略。小麦黄花叶病是由小麦黄花叶病毒（Wheat yellow mosaic virus, WYMV）引起的一种广泛传播的土传病毒病害。值得注意的是，这种病毒是由土壤中的原生生物禾谷多黏菌（Polymyxa graminis）传播的，而根际正是病毒、禾谷多黏菌与植物建立关系的主要场所。因此，报告围绕小麦土传病害发生的根际微生物机制及其微生态调控策略，分别从建方法、探机制、构技术三个方面，介绍近年来所取得的研究进展。主要内容如下：在建方法方面，构建了小麦病毒传播介体禾谷多黏菌的精准定量技术，并建立禾谷多黏菌数量与小麦病害发生的定量模型；在探机制方面，解析了健康/发病作物微生物组形成机制、群落结构、功能特征及其环境驱动因素，同时，挖掘到一系列维持作物健康的关键微生物并解析其与宿主的互作关系；在构技术方面，根据上述微生态调控理论，研发了一系列土传病害土壤微生态调控策略，包括：生物菌剂施用、减氮控硝等微生态定向调控技术。

关键词：小麦黄花叶病、禾谷多黏菌、土壤微生态

参考文献：

Wang, F., Zhang, H*., Liu, H. et al. Combating wheat yellow mosaic virus through microbial interactions and hormone pathway modulations. Microbiome 12, 200 (2024).

特邀嘉宾：秦盛

秦盛博士，江苏师范大学生命科学学院教授，博士生导师。2009年毕业于云南大学获得微生物学博士学位，英国爱丁堡大学植物分子研究所访问学者，入选江苏省高校青蓝工程中青年学术带头人。现担任《微生物学报》编委、Frontiers in Microbiology和 Frontiers in Plant Science期刊客座编辑。主要从事植物内生与根际放线菌资源、微生物与植物相互作用及其功能利用的研究。先后主持各类基金十多项，包括国家自然科学基金3项、在Appl Environ Microbiol, Appl Microbiol Biotechnol, Environ Microbiol Rep, Molecular Plant-Microbe Interactions等主流期刊第一和通讯作者发表SCI论文60余篇（ESI高被引1篇），被引用3000余次，授权发明专利10件（转让4件），参与编写专著两部。获得云南省优秀博士学位论文、教育部科技进步二等奖和江苏省高校科学研究科技进步三等奖各一项，江苏省优秀硕士学位论文指导教师（3次）。

研究方向：植物内生与根际放线菌资源，微生物与植物互作等

特邀嘉宾：程旭

程旭博士，研究员（PI），毕业于荷兰瓦赫宁根大学，现为中国农业科学院农业基因组研究所研究员，博士生导师，获深圳市海外高层次人才。致力于微生物组-宿主-环境互作，及构建复合微生物群落提高植物耐盐性和抗病性等相关科学研究。团队的使命是“探索微生物组的奥妙，提高作物的生长和健康”。目前，在The ISME Journal，Environmental Microbiology 和Nature Plant 等国际学术期刊发表SCI 论文20 余篇，已获授权国家专利5 项，主持国家自然基金面上项目1项和其他省部级科研项目4 项。担任深圳市马铃薯中心负责人，以及科技部“作物种业前沿科技战略研究-微生物辅助作物育种”领域咨询专家，aBIOTECH专刊编委和iMeta青年编委等。

研究方向：土壤植物微生物组

专题负责与主持人：庞志强

庞志强博士，中国科学院特别研究助理（项目资助）、中科院版纳园博士后研究人员，研究兴趣是植物-功能微生物组及其稳态维持机制，关注逆境胁迫下的植物微生物组功能与适应性特征。目前以第一作者在The ISME Journal、Microbiome等期刊上发表学术论文10篇，其中SCI收录6篇（ESI 1%高被引论文1篇），累计被引700余次，发明专利2项。主持国家自然科学基金青年项目、中国科学院特别研究研究助理项目和国家资助博士后研究人员等项目。获得了中国科学院院长奖、中国科学院朱李月华优秀博士生奖、热心肠×iMeta奖学金等科研奖励。担任学术期刊Genomics Communications（gComm）副主编、Plant and Soil高级编辑、iMeta和Tropical Plants期刊青年编委。

研究方向：植物-功能微生物组互作、根际微生物稳态维持

系列专题如下(如您有更多兴趣专题与栏目建设请与微生物组专题负责人庞志强取得联系：WeChat: Pang_PlantMicro或E-Mail: pangzhiqiang@xtbg.ac.cn)

1GWAS与植物微生物组

2植物微生物组稳态维持

3作物驯化与微生物组

4植物表型可塑化与微生物组

5植物功能（抗逆）微生物组

6宏基因组在植物学中的应用研究

7植物根际生物互作

8植物微生物培养组与合成菌群

9植物微生物组遗传调控机制

10种子(际)微生物及其功能