寻找大豆“症青”病害的元凶

大豆“症青”病害（SGS）是指感病大豆在正常成熟时，植株仍然叶绿枝青，同时出现荚而不实或籽粒瘪烂的现象。“症青”严重影响大豆的品质和产量，造成大豆减产20%—80%，特别严重的地块甚至颗粒无收。近年来，大豆“症青”在我国大面积暴发流行，已成为黄淮海夏大豆生产上的“癌症”。然而，引发大豆“症青”的原因一直备受争议，推测的可能原因包括虫害（如点蜂缘蝽取食）、营养元素（如硼元素）缺乏及气候问题（如高温干旱）等。近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员王二涛团队在《Plant Biotechnology Journal》上在线发表研究，利用多组学高通量测序解析了大豆“症青”发生相关的细菌、真菌和病毒微生物组，发现“症青”的发生与一种新型双生病毒的侵染紧密相关，同时发现“症青”发生伴随着大豆籽粒微生物组丰度的升高和细菌菌群稳态的失衡。

研究人员利用转录组和小RNA测序解析了大豆“症青”相关的病毒微生物组，并在大豆“症青”样品中鉴定出了一种新型的重组双生病毒——大豆“症青”综合征相关病毒（SbSGSV）。该病毒不属于已知的14个发表的双生病毒属，推测其可能由双生病毒科的不同属的病毒发生重组产生。研究人员进一步对该病毒进行普查，发现其在不同品种、采样地点和年份的“症青”大豆籽粒中都被检测到，但存在一定程度的变异，表明该双生病毒是令大豆“症青”发生的“真凶”。该结果与近期发表在《Molecular Plant》上的相关研究相互印证，表明大豆“症青”病害的致病重要原因是由一种新型的重组病毒导致的。

为了破解大豆“症青”的病因，除上述工作外，研究人员还解析了“症青”关联的大豆各个组织（包括根际、根、茎、叶、豆荚和籽粒）相关的细菌和真菌微生物组，发现与正常籽粒相比，“症青”籽粒的细菌及真菌丰度显著增加，细菌多样性显著降低。研究还发现“症青”籽粒的细菌菌群稳态失调，主要表现为革兰氏阳性细菌（放线菌门和厚壁菌门）的丰度显著降低，而革兰氏阴性细菌（变形菌门和拟杆菌门）的丰度显著升高，但导致菌群稳态失衡的细菌种属在不同大豆品种中完全不一致，表明其菌群稳态失衡可能是大豆“症青”发生的并发现象。研究人员进一步对小麦多种病害样本相关的微生物组进行分析，也发现菌群稳态在植物病害中的重要作用。基于这些研究结果，该研究提出菌群丰度增高和稳态失衡是植物病害发生的普遍性现象。

该研究通过多组学联动将微生物菌群失调、双生病毒侵染与大豆“症青”发生建立关联，为农作物病原的快速鉴定提供了范例，为大豆“症青”的防治提供了重要的理论基础。