近日，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所農業微生物資源團隊在芽孢桿菌屬內拮抗強度與遺傳距離間的關系與驅動機制方面取得新進展。相關研究成果發表在《自然—通訊 》（Nature Communications）上。
據張瑞福研究員介紹，同一生境中的多種微生物之間通過營養競爭和拮抗競爭爭奪空間與養分等資源。種間競爭作為一種重要的選擇過程，是影響微生物群落裝配與演替的關鍵因素。解析影響微生物種間競爭的驅動因子及其生物學機制，不僅是微生物生態學的重要科學問題，也能為利用微生物互作關系構建合成菌群提供理論依據。一般微生物間親緣關系越近，營養競爭也越激烈，但菌株間拮抗強度與遺傳距離的關系及相關驅動機制尚存在諸多爭議。
該研究首先基于芽孢桿菌屬4000多個全基因組的比較分析發現菌株間次級代謝產物生物合成基因簇（biosynthetic gene clusters, BGCs）的分布特征與其系統發育關系呈現一致性。隨后發現，代表性芽孢桿菌之間的拮抗強度與菌株間的遺傳距離和BGC距離均呈顯著正相關。
最后通過突變體實驗證明，典型根際有益芽孢桿菌SQR9對不同芽孢桿菌的抑制作用均來源于拮抗菌特有、而靶標菌缺失的BGC。
該研究揭示了在芽孢桿菌屬內次級代謝產物合成基因簇分布與系統發育的一致性驅動了菌株間拮抗強度與遺傳距離的正相關關系。該成果不僅解釋了達爾文在《物種起源》中提出的物種競爭與親緣性之間關系的重要生態學問題，同時可為理性設計合成菌群微生物肥料提供理論依據。
該研究得到國家自然科學基金、中國農科院科技創新工程等項目的資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28668-z
