近日，南京农业大学沈其荣院士团队在国际植物科学顶级期刊New Phytologist上发表题为“Low-nitrogen input enrichesMassilia bacteria in the phyllosphere to improve blast resistance in rice”的研究论文。该研究首次系统揭示了氮肥投入水平、叶际微生物群落和水稻抗病性之间的联系，并指出低氮施肥可富集Massilia细菌，从而提升稻瘟病抗性。
氮肥是促进粮食增产的关键生产要素，但过量施用不仅造成氮资源利用效率下降和环境负担，还会破坏植物健康，诱发或加剧多种病害，其中尤以稻瘟病最为典型。稻瘟病由稻瘟病菌Magnaporthe oryzae引起，被认为是威胁全球稻作安全的主要病害之一。传统防控措施主要依赖化学农药喷施与抗病品种培育，但二者均面临抗性退化与生态风险等问题。近年来，随着植物微生物组学的发展，科学家们发现叶际微生物在维持植物健康与防御中发挥重要作用。然而，氮素供应如何通过调节叶际微生物群落结构进而影响稻瘟病的发生机制，仍缺乏系统性的科学证据。
研究人员通过田间调查和温室试验，发现高氮施用破坏了水稻叶际微生物群落的生态平衡，并显著促进稻瘟病的发生，而低氮条件则有效减轻病害。基于16S rDNA高通量测序结果发现，低氮环境下Massilia属细菌在叶际显著富集，其相对丰度与稻瘟病菌数量及病情指数呈显著负相关，提示其在水稻抗病中具有潜在关键作用。进一步的平板对峙与植株接种试验证明了菌株Massilia z571对稻瘟病的防治作用，其既能直接抑制稻瘟病菌孢子萌发与菌丝侵入，又能诱导宿主免疫反应，包括提高水杨酸和茉莉酸含量、上调防御相关基因及增强抗氧化酶活性。此外，Massilia还对多种植物病原菌表现出广谱抑制作用，显示出其作为潜在生物防治菌株在作物病害综合管理中的应用前景。
研究揭示了一条重要的“氮肥—微生物—病害”作用链。过量施氮破坏了水稻叶际微生物群落的生态平衡，从而加剧稻瘟病发生；适度或偏低的氮素管理有助于富集有益菌群Massilia，增强水稻抗病能力。该研究从微生物生态视角深化了对植物—微生物互作机制的理解，强调了科学施肥与微生物群落调控在作物健康管理与可持续农业中的关键作用。
资源与环境科学学院2021级博士生黄琼为论文第一作者，王敏教授为通讯作者。
文章链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.70582
