2026年6月3日，中国农科院基因组所（大鹏湾实验室）程旭课题组与中国热带农业科学院热带生物技术研究所谢江辉、王尉团队合作在《自然·通讯（Nature Communications）》在线发表了题为“Streptomyces sesquiterpenes elicit 10-HCA secretion and recruit disease-suppressive microbiota to enhance banana Fusarium wilt resistance”的研究论文，揭示了链霉菌通过产生的倍半萜类挥发物作为激发子，诱导香蕉根系分泌10-羟基癸酸，进而特异性富集具有抑病能力的芽孢杆菌类群，显著增强了香蕉对枯萎病的抗性。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-73928-x
香蕉枯萎病（Banana Fusarium wilt, BFW）由尖孢镰刀菌古巴专化型（Fusarium oxysporum f. sp. cubense, Foc）引起，是一种破坏性极强的土传病害。其中，热带4号生理小种（Tropical Race 4, TR4）因致病力强且寄主范围广，该病常被称为香蕉“癌症”，对全球香蕉产业及粮食安全构成严重威胁。传统化学防控手段防效欠佳，且易造成环境污染。近年来，利用有益微生物开展生物防治被认为是推动农业可持续发展的理想路径。当植物受到病原菌侵袭时，往往会激活一种“求救”（Cry for help）策略，即通过调控根系分泌物的组成，从根际土壤中定向募集有益微生物，进而形成具有抑病功能的根际微生物组。因此，寻找能够安全且高效诱导植物产生“求救”响应的激发子，并解析其调控的植物-微生物互作网络，已成为发展新型根际微生态调控技术的关键环节。链霉菌（Streptomyces）是土壤中一类著名的拮抗微生物，已知其可通过产生抗生素等物质直接抑制病原菌活动，但其作为信号分子诱导植物重塑根际微生物组的作用及调控机制尚不清楚。
研究团队前期从软珊瑚中鉴定出一株新种链霉菌：永兴链霉菌（Sy2-11）。在自然土壤条件下，接种Sy2-11可使香蕉枯萎病发病率从80%显著降至13.33%；而在灭菌土壤中其防病效果大幅下降，表明抑病作用高度依赖土壤原生微生物群。16S rRNA扩增子测序表明，Sy2-11显著重塑了根际细菌群落结构，其中芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度从对照组的较低水平提升约80%。随机森林与网络分析进一步确认，芽孢杆菌是Sy2-11处理组中的核心关键类群（Hub taxa），其丰度与枯萎病菌（Foc TR4）丰度呈显著负相关。
通过非靶向代谢组学分析，发现Sy2-11诱导香蕉根系分泌物中产生198种差异代谢物，其中10-羟基癸酸（10-HCA）上调最为显著。微流控趋化实验证实，10-HCA对核心芽孢杆菌（如贝莱斯芽孢杆菌Bac155）具有极强的吸引作用。更关键的是，10-HCA不仅作为趋化信号，还能作为芽孢杆菌的高效碳源（“食物”），促进其生长和生物膜形成。田间土壤中单独施用10-HCA可模拟出与接种Sy2-11相似的芽孢杆菌富集效应和抑病效果。分根实验表明，Sy2-11产生的挥发性有机物（VOCs）足以诱导远端根系大量分泌10-HCA。GC-MS鉴定出14种主要VOCs，其中两种倍半萜类化合物马兜铃烯（aristolene）和喇叭烯（ledene）被证实为诱导10-HCA合成的关键激发子。
通过构建趋化基因缺失突变体，揭示了缺失cheW基因的贝莱斯芽孢杆菌完全丧失对10-HCA的趋化能力，无法有效向根际迁移，也失去了对枯萎病菌的抑制效果，证实了“植物信号诱导-微生物定向趋化”在抑病微生物群组装中的核心地位。研究进一步揭示了链霉菌与芽孢杆菌之间的互惠关系：一方面，Sy2-11诱导分泌的10-HCA同样能促进其自身生长；另一方面，Sy2-11作为不具运动能力的放线菌，其孢子可附着在具有鞭毛的芽孢杆菌上，利用后者作为载体（“搭便车”，Hitchhiking）在复杂土壤环境中实现快速扩散和高效定殖。这一发现为“根际微生态调控”提供了全新理论框架，并为香蕉枯萎病的绿色防控及可持续农业发展提供了有效的技术策略。
图 | 永兴链霉菌诱导香蕉根际微生物组招募及对枯萎病的抗性的模式图
该研究揭示了链霉菌施用后抑制香蕉枯萎病的微生物互作机制，链霉菌通过释放倍半萜类信号分子，诱导香蕉分泌10-羟基癸酸（10-HCA），后者作为特定芽孢杆菌类群的“食物”，招募这些有益细菌作为合作伙伴，协助香蕉抵抗病害。此外，芽孢杆菌与链霉菌形成共生联盟，促进链霉菌的定向运动和扩散生长。这使得它们能够在香蕉根际占据生态位并在根系定殖，最终帮助香蕉抵御枯萎病菌的入侵。本研究将为“根际微生态调控”提供理论支撑和有效方法，并将在可持续农业中发挥更积极的作用。
中国热科院热带生物技术研究所陈宇丰副研究员和冯筠庭副研究员为该论文共同第一作者，基因组所（大鹏湾实验室）程旭研究员和中国热科院热带生物技术研究所谢江辉研究员、王尉研究员为该论文共同通讯作者。
该研究得到了国家自然科学基金、海南省重点研发计划、海南省科技人才创新基金、三亚崖州湾科技城项目、热带作物育种全国重点实验室项目等项目的资助。