馬鈴薯瘡痂病是世界上普遍發生的一種頑固性病害，可造成10%至30%的減產，部分地塊甚至減產40%以上，感染該病的馬鈴薯表皮有不少瘡疤，不耐貯藏。研究人員大都聚焦在該病致病菌生痂鏈黴菌的單一作用，而在生產中此菌和土壤微生物是否有協同作用並不清楚。近日，山東農業大學高崢教授和周波副教授團隊發表在國際知名期刊《微生物組》（Microbiome）上的研究揭示了馬鈴薯瘡痂病發病新機制，認爲土壤微生物種羣的組成和功能與馬鈴薯瘡痂病的嚴重程度有關。

之前的研究已證實生痂鏈黴菌這類病原菌能夠種傳和土傳，而芽孢桿菌等一些微生物則能夠降低瘡痂病的發病率和發病程度。馬鈴薯瘡痂病隨着種植年限增加，發病率逐年遞增，已成爲馬鈴薯種植當中的主要病害。尤其近年來隨着國家馬鈴薯主糧化戰略的實施，已引起人們的重視。

該課題組在研究中發現，在實驗室使馬鈴薯人工感染生痂鏈黴菌，或對馬鈴薯進行生防菌處理，開展相關研究時效果明顯。但是若用這些植株做室外栽培實驗，結果就不理想。由此研究者設想，是否土壤微生物組對馬鈴薯瘡痂病瘡痂病有作用？

按照發病等級，該課題組選取發病較重和發病較輕的馬鈴薯植株，每株採集薯表土、根際土、根區土、壟溝土。研究人員通過熒光定量PCR和擴增子高通量測序發現，薯塊表層微環境與瘡痂病發生緊密相關。與發病重的樣品相比，發病輕的薯表土病原菌和細菌丰度較低，細菌多樣性較高，菌羣共存網絡較複雜。他們通過相關性分析，發現土壤中貪食菌、寡養單胞菌和農桿菌等微生物與瘡痂病有顯著的正相關關係，而地芽孢桿菌、短桿菌和某類地嗜皮菌與瘡痂病則呈現明顯的負相關關係。

爲進一步解析微生物羣落功能與瘡痂病發生的聯繫，該課題組又進一步對薯表土進行了宏基因組測序，也就是通過直接從環境樣品中提取全部微生物的DNA，從而研究環境樣品所包含的全部微生物的遺傳組成及其羣落功能。發現參與腺苷三磷酸結合轉運蛋白、細菌分泌系統、羣體感應、氮代謝和一些細胞色素P450相關代謝途徑的基因富集在發病重薯表土中，這些功能多數與植物病害發生以及瘡痂病毒素合成相關。同時，他們也發現抗生素合成相關代謝途徑的因子富集在發病輕的薯表土中。此研究首次系統解析了土壤微生物組成和功能與馬鈴薯瘡痂病的關係，對揭示瘡痂病的發生機制和防治瘡痂病提供了重要的支撐。