低氮施肥可富集馬賽菌提升稻瘟病抗性

近日，中國工程院院士、南京農業大學教授沈其榮團隊在國際期刊《新植物學家》（New Phytologist）上發表研究論文。該研究首次系統揭示了氮肥投入水平、葉際微生物群落和水稻抗病性之間的聯系，并指出低氮施肥可富集馬賽菌（Massilia屬細菌），從而提升稻瘟病抗性。

氮肥是促進糧食增產的關鍵生產要素，但過量施用不僅造成氮資源利用效率下降和環境負擔，還會破壞植物健康，誘發或加劇多種病害，其中尤以稻瘟病最為典型。

稻瘟病由稻瘟病菌Magnaporthe oryzae引起，被認為是威脅全球稻作安全的主要病害之一。傳統防控措施主要依賴化學農藥噴施與抗病品種培育，但二者均面臨抗性退化與生態風險等問題。近年來，隨著植物微生物組學的發展，科學家們發現葉際微生物在維持植物健康與防御中發揮重要作用。然而，氮素供應如何通過調節葉際微生物群落結構進而影響稻瘟病的發生機制，仍缺乏系統性的科學證據。

研究人員通過田間調查和溫室試驗，發現高氮施用破壞了水稻葉際微生物群落的生態平衡，并顯著促進稻瘟病的發生，而低氮條件則有效減輕病害。研究發現，低氮環境下Massilia屬細菌在葉際顯著富集，其相對豐度與稻瘟病菌數量及病情指數呈顯著負相關，提示其在水稻抗病中具有潛在關鍵作用。

進一步試驗證明了菌株Massilia z571對稻瘟病的防治作用，其既能直接抑制稻瘟病菌孢子萌發與菌絲侵入，又能誘導宿主免疫反應，包括提高水楊酸和茉莉酸含量、上調防御相關基因及增強抗氧化酶活性。此外，馬賽菌還對多種植物病原菌表現出廣譜抑制作用，顯示出其作為潛在生物防治菌株在作物病害綜合管理中的應用前景。

研究揭示了一條重要的“氮肥—微生物—病害”作用鏈。過量施氮破壞了水稻葉際微生物群落的生態平衡，從而加劇稻瘟病發生；適度或偏低的氮素管理有助于富集有益菌群Massilia，增強水稻抗病能力。該研究從微生物生態視角深化了對植物—微生物互作機制的理解，強調了科學施肥與微生物群落調控在作物健康管理與可持續農業中的關鍵作用。

南京農業大學資源與環境科學學院博士生黃瓊為論文第一作者，該院教授王敏為論文通訊作者。

相關論文信息：https://doi.org/10.1111/nph.70582