植物根系充當著(zhù)從周?chē)寥乐姓心几鞣N微生物的樞紐。這些微生物定殖于根系的表面和內部，連同它們的微生物基因組，統稱(chēng)為根系微生物組，對影響宿主植物（尤其是農作物）的生長(cháng)和健康發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。
近來(lái)，對根系細菌的功能研究和群落分析已成為作物根系微生物組研究的前沿領(lǐng)域，這凸顯了全面收集特定于作物根系生態(tài)系統的細菌基因組的迫切需求。這些基因組集合，尤其是那些源自培養分離株的集合，是探索作物根系微生物組功能和生物潛力的寶貴資源。
然而，缺乏全面的細菌基因組集合，對深入研究作物根際微生物組構成了重大挑戰。
2025年3月13日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院白洋團隊在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Cell 上發(fā)表了題為：Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns 的研究論文。
該研究結合多種作物的根際可培養細菌基因組與宏基因組數據，構建了作物根際細菌基因組數據庫（CRBC）和作物根際病毒基因組數據庫（CRVC），顯著(zhù)擴展了公開(kāi)可用的作物根際細菌基因組數量約 3 倍，鑒定的病毒在屬水平上 50% 未被報道。
基于這些數據，研究團隊首次發(fā)現了植物根際細菌定植相關(guān)的保守遺傳通路，并創(chuàng )新性地揭示了作物根際生態(tài)系統中未曾探索的細菌-病毒互作規律。
根際微生物的參考基因組對于作物根系微生物組的宏基因組分析和機制研究至關(guān)重要。
在這項最新研究中，研究團隊通過(guò)將高通量細菌培養與宏基因組測序相結合，從小麥、水稻、玉米和苜蓿的根際構建了全面的細菌和病毒基因組數據庫。
該研究構建的作物根際細菌基因組數據庫（CRBC）顯著(zhù)增加了公開(kāi)可用的作物根際細菌基因組的數量和系統發(fā)育多樣性，其中包含 6699 個(gè)細菌基因組（68.9% 來(lái)自分離株）和 1817 個(gè)未定義物種，使作物根際細菌的多樣性增加了 290.6%。
該研究構建的作物根際病毒基因組數據庫（CRVC）包含 9736 個(gè)非冗余病毒基因組，其中 1572 個(gè)屬級病毒此前未在作物根際微生物組中被報道。
通過(guò)這些研究，研究團隊確定了在不同土壤和寄主物種的根際微生物群中富集的保守細菌功能，并揭示了作物根際生態(tài)系統中此前未被探索的細菌與病毒之間的聯(lián)系。
總的來(lái)說(shuō)，該研究構建的作物根際細菌基因組數據庫（CRBC）和作物根際病毒基因組數據庫（CRVC）是研究微生物機制和應用、支持可持續農業(yè)的寶貴資源。
北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院白洋研究員為該論文的通訊作者。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所戴睿博士、北京大學(xué)張婧贏(yíng)副研究員、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所劉芳工程師為共同第一作者。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00198-9
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