烟草根结线虫（Root-knot nematode）病是一种破坏性较强的土壤病害，在我国烟区的危害逐年加重，已经成为严重影响烟叶产量和质量的重要病害之一。近日，国家烟草基因研究中心与湖北省恩施州公司联合攻关，系统分析了烟草根结线虫不同发病等级土壤中环境因子、根际细菌群落与烟草健康之间的关系，鉴定了影响烟草根结线虫病害的关键环境因子，分离培养了一批具有根结线虫显著抗性的微生物菌株。相关研究论文“Metagenomic insights into the changes in the rhizosphere microbial community caused by the root-knot nematode Meloidogyne incognita in tobacco”， 在国际权威学术期刊《Environmental Research》（影响因子8.43）发表，为烟草根结线虫的生物防治提供了新思路。

目前危害我国烟草的根结线虫主要包括南方根结线虫、爪哇根结线虫、花生根结线虫、北方根结线虫和象耳豆根结线虫等。其中，南方根结线虫是我国大多数烟区的优势种，分布较为广泛，对我国烟区危害较大。基因中心和恩施州公司利用宏基因组、宏转录组和代谢组等多组学手段，对南方根结线虫不同发病等级的烟草土壤进行了系统分析。研究发现，烟草根际微生物群落结构和功能与根结线虫病害的发生有显著相关性。土壤中脲酶含量是影响根结线虫病害发生的关键因素。在健康土壤中，脲酶能够加速土壤中尿素的分解代谢，提高土壤中氨的浓度，从而直接抑制根结线虫发育，亦可通过改善根结线虫拮抗微生物的营养及生长状况来抑制根结线虫。进一步的实验表明，土壤中氨对根结线虫的抑制作用主要归因于NH3，而氨溶解后的NH4+离子和pH值对根结线虫的抑制作用较为有限。此外，严重发病土壤中，与根结线虫密度正相关的细菌（Chitinophaga、Sphingomonas和Rhizobium等）含有大量的植物细胞壁降解酶，细胞壁降解酶能够破坏植物细胞壁，促进根结线虫在烟草根中定殖，宏转录组和代谢组分析证实了这些细胞壁降解酶的作用。同时，研究分离培养了16个对南方根结线虫具有明显抗性作用的菌株，其中蜡样芽胞杆菌菌株TT5-2和苏云金芽孢杆菌菌株ZN1-3对根结线虫的校正后致死率约为85％。该研究全面揭示了烟草根结线虫、细菌和土壤环境因子之间的关系，为根结线虫的生物防治提供了新思路。

图1 烟草根结线虫不同发病等级土壤的根际微生物群落结构

图2 氨相关成分和拮抗菌株与南方根结线虫的对峙实验

该研究是在湖北省烟草公司重点项目、河南省科技攻关项目等资助和推动下完成。国家烟草基因研究中心卢鹏和湖北省恩施州公司施河丽为论文共同第一作者，湖北省恩施州公司谭军和国家烟草基因研究中心曹培健为论文共同通讯作者。