微生物如何影響作物產量？華大最新研究在《自然·通訊》發表

（原標題：微生物如何影響作物產量？華大最新研究在《自然·通訊》發表）

谷子，起源于我國的最古老的作物之一，被譽為中華民族的哺育作物。在科學家眼里，谷子的性狀復雜，決定其產量的關鍵性基因位點至今尚未被找到。因此，深入理解影響谷子的遺傳和環境因素，對提升其品質和產量而言尤為重要。

10月7日，由深圳華大生命科學研究院主導，聯合中科院植物分子科學卓越創新中心在國際學術期刊《自然·通訊》（Nature Communications）發表研究論文，該研究通過關聯分析，揭示了谷子基因型、根系微生物組與農藝性狀之間的互作網絡，首次提出基因型依賴的微生物效應。該研究結果有助于定向改善植物對環境的適應性及其生產力，為生物育種及增產提供新途徑。

構建數學模型揭示基因型與微生物組影響產量

據了解，研究團隊在同一環境中種植了827種不同品種的谷子，基于每種谷子的基因型數據、根表微生物數據、12種生長和產量表型數據，整合全基因組關聯分析、宏基因組關聯分析和微生物組全基因組關聯分析方法進行系列研究。

在研究谷子基因型對谷子生長和產量的影響、微生物對谷子生長和產量的影響，以及兩者共同對谷子生長和產量的影響中，華大研究團隊通過構建數學模型，量化了谷子基因型與根表微生物組成對谷子生長和產量變化的影響。例如，谷子基因型可以解釋產量性狀（如單株粒重）34。10%的變化，微生物可以解釋43。31%的變化，基因型和微生物一起平均可以解釋55。87%的變化。

研究發現，基因型與根表微生物的組合能夠更好地解釋谷子農藝表型的變化，揭示了谷子基因型與微生物組共同影響谷子的生長和產量性狀。

每種微生物調控機理不同谷子有自己的“選擇”

在明確基因型和微生物能夠影響谷子的生長和產量之后，華大研究團隊鑒定出200多種微生物，這些微生物與谷子的關鍵農藝性狀顯著相關。為驗證每種微生物的具體功能，華大研究團隊通過田間分離微生物菌株，證實了微生物標志物介導的促生和抑制生長的效應，且不同微生物標志物促生長的機理具有菌株特異性。

華大相關負責人對此解釋道：“在促生長的微生物中，有的負責促進谷子的株高，有的負責促進根的生長，有的是通過促進植物的光合作用，有的則是促進植物的營養吸收，還有的則是促進植物的免疫能力?？偠灾?，每一種促進生長的微生物，其調控機理是不同的。”

正如每個人的飲食偏好不盡相同，每種谷子對于微生物的選擇也各有喜愛。研究團隊結合谷子基因型數據進行分析，找到了調控谷子根系微生物類群的一些候選基因，發現根表微生物組成的變化主要由植物免疫、代謝產物合成、激素信號傳導以及養分吸收相關的基因來驅動。盡管谷子有兩個基因（宿主免疫相關的基因FLS2和轉錄因子bHLH35）可能參與了大部分微生物的調控，但不同基因型的谷子依然會選擇特定的微生物類群進行互作。

此外，華大研究團隊還建立了“谷子基因型－標記微生物群－谷子農藝表型”的互作網絡，證實了微生物介導的促生和抑制生長的效應受到宿主基因型的影響，即相同促生菌株，接種到不同基因型的谷子，其促進生長的效果有著明顯的差異，表明谷子基因型決定了微生物對作物表型的影響。

如今，通過大規模的谷子基因資源挖掘，華大已陸續完成谷子基因組測序、分子標記開發、遺傳圖譜構建以及重要農藝性狀的定位。此外，基于全基因組育種技術，已育成多個抗除草劑品種和不育系。

據該研究項目主要負責人王亞玉表示，接下來，華大研究團隊將進一步孵化完善精準種植模式，把DNA層面的精準育種和微生物生態肥料、水肥一體化、全程田間管理、精準播種等現代種植技術相結合，建設標準化種植的示范區，促使作物生產最大化。