北京大学发表最新微生物组方面的Cell论文

北京大学白洋研究员、崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士、华南农业大学储成才教授、南方科技大学黄安诚研究员、中山大学肿瘤防治中心高嵩研究员带领的五个顶尖科研团队联合攻关，在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：Root microbiota regulates tiller number in rice 的研究论文。

该研究通过整合微生物组学、分子生物学、作物遗传学、天然产物化学及结构生物学等技术，首次系统揭示了根际微生物组调控水稻分蘖的功能与分子机制，成为植物-根际微生物互作研究的教科书级范例。

该研究充分延续了团队 2025 年 3 月在 Cell 期刊发表的一篇题为：Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns 的研究论文，进一步利用丰富的菌种资源挖掘调控水稻分蘖的重要菌株。

这两项研究形成“数据挖掘-功能机制解析”的完整闭环，标志着植物微生物组研究从描述性科学迈向功能机制解析与工程化应用的新纪元，为作物增产与粮食安全提供了科技支撑。

水稻根际微生物组控分蘖数

水稻分蘖是一项重要的农艺性状，受植物遗传和环境因素的调控。然而，根际微生物组在调节水稻分蘖中的作用和机制尚未得到探索。

在这项最新研究中，研究团队对在田间条件下生长的 182 种已测序基因组的水稻品种的根际微生物组成和分蘖数进行了研究，发现了根际微生物组成与水稻分蘖数之间存在显著相关性。

研究团队进一步对其中的关键菌株进行了分离培养，证明了根际微生物组中的多种成员在实验室和田间条件下都能调节水稻分蘖。例如，Roseateles R780 和 Piscinibacter R1801 显著促进分蘖，而 Exiguobacterium R2567、Burkholderia R2488 和 Pleomorphomonas R1405 则显著抑制分蘖。

遗传学、生物化学和结构分析表明，由抑制分蘖的细菌 Exiguobacterium R2567 产生的环二肽 cyclo(Leu-Pro) 通过与水稻的独脚金内酯（SL）受体 OsD14 结合，激活水稻的独脚金内酯（SL）信号通路，从而调控分蘖。

总的来说，该研究揭示了根际微生物组如何调节分蘖这种关键农艺性状，颠覆了内源植物激素独脚金内酯（SL）调控分蘖的传统认知，证明了微生物代谢物同样可以精准操纵水稻分蘖过程。这一发现也为通过利用根际微生物实现可持续农业中作物生长的优化提供了一种有前景的新策略。

中国科学院遗传与发育生物学研究所/北京大学张婧赢副研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所王冰研究员、徐浩然博士、博士研究生刘伟东、南方科技大学博士研究生于经纬、中山大学肿瘤防治中心王秋霞博士、崖州湾国家实验室余泓研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所魏金伟博士为论文共同第一作者。北京大学白洋研究员、崖州湾国家实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士、华南农业大学储成才教授、南方科技大学黄安诚研究员、中山大学肿瘤防治中心高嵩研究员为论文共同通讯作者。