东亚大学全球首揭示“植物根际微生物间共生互作”机理与功能

by Jo Chunghyeon

Published 17 Jul.2024 13:18(KST)

Updated 03 Aug.2025 13:54(KST)

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Lee Seonwoo教授团队在《国际微生物生态学杂志》发表论文

韩国国内研究团队首次在全球范围内揭示了植物根圈（植物根部周围区域）微生物之间的共生相互作用机制及其功能。

东亚大学（校长 Lee Haewoo）17日表示，该校应用生物工学系 Professor Lee Sunwoo 和研究教授 Lee Sangmoo 为首，由研究生等组成的研究团队在微生物生态学领域世界顶级期刊《国际微生物生态学杂志》（ISME Journal，影响因子10.8）在线发表了论文。

Lee 教授研究团队在题为《Rhizobacterial syntrophy between a helper and a beneficiary promotes tomato plant health（植物根圈中“帮手”微生物与“受益者”微生物之间的共生协作促进番茄植株健康）》的论文中，首次在全球范围内阐明了植物根圈微生物之间共生相互作用的机制及其利用方法。

植物根圈是指植物根在土壤中生长并产生影响的范围，亦即在该区域内可检出的一类微生物群落（主要为细菌、放线菌和丝状真菌）。

目前，作为替代化学农药或化学肥料的环保手段，自然界中存在的部分有益微生物已被利用，但由于大多数微生物无法进行人工培养，普遍认为从环境中获取有用的微生物资源极为困难。

为克服这一难题，Lee 教授研究团队探究了与难培养“受益者”（Beneficiary）细菌共生的“帮手”（Helper）细菌之间的相互作用。

难培养受益者细菌由于缺失特定功能基因，只有通过与提供该功能的帮手细菌共同培养，才能获得并维持生长。

东亚大学研究团队通过微生物共培养技术以及对帮手细菌突变体的研究，首次证实了“根圈土壤中的帮手细菌 Pseudomonas putida H3 所产生的琥珀酸，可通过 complex II 依赖型细胞呼吸为难培养受益者 Niallia sp. RD1 的生长和能量生成提供辅助”。

研究结果显示，这两种细菌之间的共生相互作用不仅能够抑制番茄青枯病的发生，还能促进番茄植株的生长。

本研究的成果在于首次揭示了，在植物根部微生物群落中，难培养受益者与帮手微生物之间的能量需求性（Energy auxotrophy）具有重要意义。

这一发现有望为理解多种自然环境中微生物之间的相互依存过程以及细菌难以培养的原因提供新的洞见。

Lee 教授研究团队长期开展“植物微生物组相互作用研究”，此次研究成果继2018年在《Nature Biotechnology》（《自然·生物技术》）发表论文之后，再次汇聚了研究生与博士级研究人员多年努力，取得了引人注目的优秀成果。

全球首次揭示植物根圈微生物间共生相互作用机制和功能的东亚大学研究团队。（从左起为研究教授 Lee Sangmu、博士 Loniya Thapamaga、硕士 Jeong Mingyeong、教授 Lee Seonwoo）

此次论文作者包括东亚大学 Professor Lee Sunwoo（通讯作者）、研究教授 Lee Sangmoo（共同第一作者），以及博士 Roniyah Thapamaga（应用生命科学系博士，共同第一作者）、Jung Min-gyeong（应用生命科学系硕士，共同第一作者）、忠北大学 Professor Gong Hyeongi（东亚大学应用生命科学系博士）、东亚大学 Kwon Juhwan 与 Choi Minseo（东亚大学应用生命科学系在读硕士、博士）、Lee Hyeongju（应用生物工学系博士）、国立农业科学院 Dr. Lee Seungyeob（东亚大学应用生命科学系博士）、东亚大学 Dr. Race Khan（东亚大学应用生命科学系）等。微生物基因组比较分析得到了延世大学 Professor Kim Jihyeon 和 Professor Song Juyeon 的帮助。

本研究得到了韩国研究财团（理工领域大学重点研究所支援项目、中坚研究者支援项目）、农村振兴厅“U Jaangchun Project”以及环境部特色化人才培养事业团的资助。