近日，南京农业大学生命科学学院王保战教授课题组联合河南大学、广西农科院等单位，在微生物学顶级期刊《Microbiome》发表题为“Reovirus infection results in rice rhizosphere microbial community reassembly through metabolite-mediated recruitment and exclusion”的研究论文。该研究揭示了虫媒病毒可通过调控植物根系代谢物组成，选择性招募或排斥关键微生物类群，从而重塑水稻根际微生物群落结构与功能，为通过微生物组调控提升作物健康提供了新思路。

南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）是东亚稻作区危害最为严重的虫媒病毒之一。感染后，水稻植株矮化、根系短小、产量锐减。研究团队以SRBSDV感染水稻为模型，综合运用代谢组学、扩增子测序与宏基因组学技术，系统解析病毒侵染如何通过代谢物介导的化学信号改变根际微生物群落的组装与功能。结果表明，病毒感染显著改变了根际代谢物谱，共有近千种阳离子与阴离子代谢物发生变化，多种氨基酸、糖类和有机酸显著积累，表明植物根系代谢途径被“重编程”。尤其是黄酮类化合物槲皮素（quercetin）含量显著升高，这类物质被认为是调控微生物定殖的重要信号分子。病毒感染导致根际群落结构与功能重组，变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门及硫杆菌门比例上升，一些关键功能菌如甲烷氧化菌、硝化菌和铁氧化菌显著富集。宏基因组功能注释显示感染组中与类固醇、萜类、抗生素及谷胱甘肽代谢相关的通路明显增强，提示病毒通过改变宿主代谢物间接塑造微生物功能网络。研究揭示，病毒感染增强了由环境选择主导的确定性过程，表明植物在病毒胁迫下可通过代谢信号主动“筛选”微生物。代谢物-微生物二分网络发现根际形成两个功能模块：招募有益微生物（如Nitrospira和Sideroxydans），排斥潜在有害菌（如Salmonella），其中槲皮素位于网络核心节点，是驱动“招募与排斥”过程的关键代谢物。实验室水培体系也印证这一规律。

图1. 虫媒病毒引起的根际代谢物重构微生物群落与功能示意图

本研究提出植物在病毒感染后不仅通过根系代谢物发出“求救信号”吸引有益菌，还通过化学排斥机制“拒绝不速之客”，实现根际微生物群落的重组与生态平衡再塑。这一“代谢物介导的双向筛选机制”揭示了病毒-植物-微生物三方互作的新生态模式，为理解植物应对生物胁迫的主动防御机制及构建“抗病毒型微生物组”提供了理论基础。

南京农业大学生命科学学院王保战教授和柳旭博士为论文通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s40168-025-02188-6