番茄根际有益微生物组在抵御双生病毒病害中的作用机制与利用

Tomato Yellow Leaf curl Virus (TYLCV) is one of important virus in the worldwide to tomato which can cause serious yield lost due to the lack of effective resistance genes and germplasm resources. The mutualism between the virus and insects has become an important restriction factor of tomato production safety in our country. The research work have mainly focused on biological interactions of virus and tomatoes plant aerial portion, However it is Poorly understood that the research of prevention and control of plant virus diseases between rhizosphere microorganisms as the “warning device” for the plants health.We found that there are an enormous impact on the rhizospheric microorganism in TYLCV infected- tomato plants. Meanwhile the same phenomenon has been found in C4 protein transgenic tomato plants, suggest that C4 protein plays a key role in the variation of the structure of community in rhizosphere microorganisms. This project proposed by the following research for the further study. The complex relationship among TYLCV-tomatoes-rhizosphere microorganisms is taken as the research object, Combining the association analysis of metabolomics and microbiota, we will Parsing the molecular mechanism between the tomato plant root metabolic components and the rhizosphere microbial community structure and dynamics to discovery the economical and effective tomato rhizosphere metabolic components, for the sake of the structure of the soil microbial flora restoration. We hope that through this research to improve the comprehensive prevention and control of plant diseases and insect pests, and it will be helpful to provide a new strategy for the green development of tomato planting industry.

番茄黄化曲叶病毒是世界范围内引起番茄严重减产的病毒病害之一，由于缺乏有效抗病基因及种质资源，病毒与昆虫介体形成互惠共生关系，已成为我国番茄安全生产的一个重要制约因素。已有研究主要集中在病毒和番茄地上部分的生物互作过程，而对植物健康的重要预警器的根际微生物与植物病毒病害的发生以及防治的作用研究的不多。本项目组发现番茄黄化曲叶病毒感染极大的影响了番茄根际微生物组，在TYLCV致病因子C4转基因番茄根际微生物种群结构变化中发现了相同的现象，暗示C4对植物根际微生物种群变化可能起关键作用。本项目拟以TYLCV-番茄-根际微生物三者复杂关系为研究对象，结合植物代谢组学和微生物组学的关联分析，解析番茄根系代谢组分与根际微生物种群结构和动态变化的分子机制，探索利用经济有效的番茄根际代谢组分组成以改善根际微生物种群结构，以期提高栽培番茄的综合防控能力，为番茄种植产业的绿色发展提供新的策略。

番茄黄化曲叶病毒是世界范围内引起番茄严重减产的病毒病害之一，由于缺乏有效抗病基因及种质资源，病毒与昆虫介体形成互惠共生关系，已成为我国番茄安全生产的一个重要制约因素。媒介传播的病原体在促进和抑制根际微生物群组合中的作用在很大程度上是未知的。已有研究主要集中在病毒和番茄地上部分的生物互作过程，而对植物健康的重要预警器的根际微生物与植物病毒病害的发生以及防治的作用研究的不多。本研究通过对番茄黄叶曲病毒感染株的根系分泌有机酸的抑制作用，研究了番茄黄叶曲病毒感染株的组合菌群和鞘脂杆菌属细菌在根际的作用。本研究成功筛选到一株根际鞘脂杆菌科促生菌，此细菌可通过诱导分泌昆虫驱避剂α-佛手柑烯和α-蒎烯，诱导植物对病毒产生抗性，抑制其昆虫传播介体的功能。根际细菌通过其共同的寄主植物促进萜类化合物的生物合成而对昆虫介体产生的这种积极作用是一种间接的互惠共生。综上所述，我们的结果表明，番茄黄叶曲病毒感染的植物可以通过调节其根系分泌物，特异性富集一类鞘脂杆菌属细菌，诱导植物抗性，抑制传播载体的表现，因此，这些微生物可以通过外源添加来增加植物抗性。研究结果发现根际细菌如何调节寄主植物的代谢，以建立与其昆虫载体的互惠共生关系。对通过微生物干扰媒介传播的抗病毒药物具有广泛的意义。已有研究主要集中在病毒和番茄地上部分的生物互作过程，而对植物健康的重要预警器的根际微生物与植物病毒病害的发生以及防治的作用研究的不多。通过添加经济有效的番茄根际代谢组分改善土壤的微生物菌群结构，以提高栽培植物的综合防控能力，为番茄种植产业的绿色发展提供新的策略，最终使该研究结果应用到农业生产上。