“童年”生长环境决定作物“成年”健康

在野外，由斑块形成引起的土壤紊乱现象由钟伟举例说明

人们常说“当你三岁时，你看起来很大”。你童年的成长环境会影响你成年后的健康。最近，科学家发现农作物也是如此。9月26日，《科学进步》在网上公布了南京农业大学欢子学院教授沈其荣团队的最新研究成果。他们发现土传病原体侵入作物根际或根系与苗期土壤中病原体的数量和土壤的理化特性无关，而是与苗期土壤细菌群落的结构密切相关。

记者沈其容告诉《中国科学报》，土壤中既含有有益微生物，也含有危害农作物的病原微生物。在健康的土壤微生物生态系统中，土壤致病菌更难侵入作物。然而，在经济作物种植区，化肥、农药等化学品的长期过量投入和经济作物的单一连作导致了土壤生态环境的失衡、土传病害的频繁发生和作物产量的严重下降。

然而，在土传疾病严重爆发的地区，通常有少量健康植物，土壤和肥料工人称之为斑状土壤障碍。这是怎么发生的？这与作物苗期移栽时的土壤生态环境有什么关系吗？

该论文的合著者、南京农业大学副教授钟伟说，土壤传播的病原体对作物的感染是一个动态过程。为了回答上述问题，他们设计了一种非破坏性的根际土壤样品连续取样装置，在田间条件下动态跟踪不同生长阶段单个作物的根际菌群特征。结果表明，土传病原菌的成功入侵与作物苗期土壤细菌群落结构密切相关。例如，植物区系的多样性越高，相互作用网络就越复杂，细菌入侵作物就越困难。

他们随后发现，在健康土壤中，作物苗期的关键拮抗有益菌(如芽孢杆菌和假单胞菌)的数量显著高于患病土壤，这些细菌具有抑制病原菌的能力。宏基因组分析还发现健康土壤中关键抗菌物质如聚酮和非核糖体肽合成基因的丰度在苗期显著高于患病土壤。

钟伟说，这表明苗期土壤中的细菌群落可能通过产生抑菌物质而形成竞争性相互作用型群落。这种竞争性的相互作用关系缩小了土壤的生态位空间，有效地抑制了作物生长中后期病原菌的入侵，并确保了作物一生的健康。

上述发现“不仅为田间根际土壤植物区系的管理找到了一个起点，也为根际植物区系相互作用的调控指明了方向，即增加土壤微生物竞争和相互作用的网络形成。”沈启容说道。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw0759