北京大學(xué)最新Cell論文：白洋團(tuán)隊(duì)構(gòu)建全球首個(gè)作物根際“細(xì)菌+病毒”基因組數(shù)據(jù)庫

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作者：王聰來源：生物世界

2025-03-17

2025年3月13日，白洋團(tuán)隊(duì)在Cell發(fā)表研究，構(gòu)建作物根際細(xì)菌和病毒基因組數(shù)據(jù)庫，揭示細(xì)菌 - 病毒互作規(guī)律。

植物根系充當(dāng)著從周圍土壤中招募各種微生物的樞紐。這些微生物定殖于根系的表面和內(nèi)部，連同它們的微生物基因組，統(tǒng)稱為根系微生物組，對(duì)影響宿主植物（尤其是農(nóng)作物）的生長和健康發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

近來，對(duì)根系細(xì)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(tǒng)的細(xì)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(yǎng)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(xì)菌基因組集合，對(duì)深入研究作物根際微生物組構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。

2025年3月13日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院白洋團(tuán)隊(duì)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(jié)合多種作物的根際可培養(yǎng)細(xì)菌基因組與宏基因組數(shù)據(jù)，構(gòu)建了作物根際細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫（CRBC）和作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫（CRVC），顯著擴(kuò)展了公開可用的作物根際細(xì)菌基因組數(shù)量約 3 倍，鑒定的病毒在屬水平上 50% 未被報(bào)道。

基于這些數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了植物根際細(xì)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(tǒng)中未曾探索的細(xì)菌-病毒互作規(guī)律。

基于這些數(shù)據(jù)

根際微生物的參考基因組對(duì)于作物根系微生物組的宏基因組分析和機(jī)制研究至關(guān)重要。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過將高通量細(xì)菌培養(yǎng)與宏基因組測(cè)序相結(jié)合，從小麥、水稻、玉米和苜蓿的根際構(gòu)建了全面的細(xì)菌和病毒基因組數(shù)據(jù)庫。

該研究構(gòu)建的作物根際細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫（CRBC）顯著增加了公開可用的作物根際細(xì)菌基因組的數(shù)量和系統(tǒng)發(fā)育多樣性，其中包含 6699 個(gè)細(xì)菌基因組（68.9% 來自分離株）和 1817 個(gè)未定義物種，使作物根際細(xì)菌的多樣性增加了 290.6%。

該研究構(gòu)建的作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫（CRVC）包含 9736 個(gè)非冗余病毒基因組，其中 1572 個(gè)屬級(jí)病毒此前未在作物根際微生物組中被報(bào)道。

通過這些研究，研究團(tuán)隊(duì)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(xì)菌功能，并揭示了作物根際生態(tài)系統(tǒng)中此前未被探索的細(xì)菌與病毒之間的聯(lián)系。

總的來說，該研究構(gòu)建的作物根際細(xì)菌基因組數(shù)據(jù)庫（CRBC）和作物根際病毒基因組數(shù)據(jù)庫（CRVC）是研究微生物機(jī)制和應(yīng)用、支持可持續(xù)農(nóng)業(yè)的寶貴資源。

可持續(xù)農(nóng)業(yè)的寶貴資源