近期，我院李华、王华教授团队在酿酒葡萄种植年限驱动的根际代谢物变化在维持细菌和真菌群落的多样性和共生网络中的关键重要性的研究方面取得新进展。研究成果以“Rhizosphere Metabolite Dynamics in Continuous Cropping of Vineyards: Impact on Microflora Diversity and Co-occurrence Networks”为题在《Microbiological Research》上发表。我院博士研究生宋瑞为第一作者，李华教授和王华教授为通讯作者。

作物根际代谢介导了多种地下生态过程，特别是影响了微生物多样性和养分循环。植物在生长过程中会向根际释放化学物质。这些化学物质，特别是次生代谢物，建立和维持生物之间以及生物与环境之间的关系。根际代谢物介导的微生物间的相互作用可分为正向和负向。正代谢影响可显著促进微生物群落的生长，而负代谢影响可控制微生物群落的生长速度，以平衡微生物在生态系统中的物种丰度。然而，目前关于干旱荒漠地适生作物的根际代谢及其介导的微生物相互作用尚不清楚。因此，团队利用宏基因组测序和非靶向代谢组技术，对一个未耕地和四个不同种植年份的酿酒葡萄根际土壤进行了测序分析，以解析酿酒葡萄根际土壤微生物群落的生化特征，以及土壤代谢物与土壤微生物群落的互作效应。

结果表明，五个样地的根际土壤中相对丰度较高的细菌属是类诺卡氏菌属（Nocardioides），链霉菌属（Streptomyces），和红杆菌属（Solirubrobacter），相对丰度较高的真菌属是嗜根菌（Rhizophagus）、球囊霉菌（Glomus）和假裸囊菌（Pseudogymnoascus）。在酿酒葡萄连作过程中，根际土壤代谢组成发生了显著变化，二甲基甘氨酸（Dimethylglycine），芒柄花黄素（Formononetin）和脱氢表雄酮（Dehydroepiandrosterone）是最重要的差异代谢物。将所有的差异代谢物进行了KEGG注释并富集到代谢通路上，亚油酸代谢（Linoleic acid metabolism），不饱和脂肪酸的生物合成（Biosynthesis of unsaturated fatty acids）和氨基酸的生物合成（Biosynthesis of amino acids）在 KEGG 通路中显著富集，每条关键通路都有 6 种以上的代谢物所共同参与。Procrustes分析表明，根际分泌的代谢物与细菌类群的相关性高于其与真菌类群之间的相关性，这表明不同土壤生境下微生物群落对同一植物释放的化学养分的响应存在差异。共生网络分析表明，根际代谢物与土壤细菌和真菌群落之间具有复杂的拓扑结构，这表明根际代谢物与土壤微生物群落组成具有明显的共存关系。最小偏二乘路径表明，酿酒葡萄的复垦年限对根际分泌的代谢物的影响大于其对微生物群落多样性的影响，而根际分泌的代谢物与微生物群落多样性显著相关。本研究为干旱地区农作物根际土壤微生物群落维持的生态机制提供了新的认识。

该研究得到葡萄酒产业可持续发展关键技术研究与应用（LYNJ202110）资助。