北京大学最新Cell论文：白洋团队构建全球首个作物根际“细菌+病毒”基因组数据库

来源：生物世界 2025-03-15 15:20

该研究结合多种作物的根际可培养细菌基因组与宏基因组数据，构建了作物根际细菌基因组数据库（CRBC）和作物根际病毒基因组数据库（CRVC），显著扩展了公开可用的作物根际细菌基因组数量约 3 倍，鉴定的病

植物根系充当着从周围土壤中招募各种微生物的枢纽。这些微生物定殖于根系的表面和内部，连同它们的微生物基因组，统称为根系微生物组，对影响宿主植物（尤其是农作物）的生长和健康发挥着关键作用。

近来，对根系细菌的功能研究和群落分析已成为作物根系微生物组研究的前沿领域，这凸显了全面收集特定于作物根系生态系统的细菌基因组的迫切需求。这些基因组集合，尤其是那些源自培养分离株的集合，是探索作物根系微生物组功能和生物潜力的宝贵资源。

然而，缺乏全面的细菌基因组集合，对深入研究作物根际微生物组构成了重大挑战。

2025 年 3 月 13 日，北京大学生命科学学院白洋团队在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：Crop root bacterial and viral genomes reveal unexplored species and microbiome patterns的研究论文。

该研究结合多种作物的根际可培养细菌基因组与宏基因组数据，构建了作物根际细菌基因组数据库（CRBC）和作物根际病毒基因组数据库（CRVC），显著扩展了公开可用的作物根际细菌基因组数量约 3 倍，鉴定的病毒在属水平上 50% 未被报道。

基于这些数据，研究团队首次发现了植物根际细菌定植相关的保守遗传通路，并创新性地揭示了作物根际生态系统中未曾探索的细菌-病毒互作规律。

根际微生物的参考基因组对于作物根系微生物组的宏基因组分析和机制研究至关重要。

在这项最新研究中，研究团队通过将高通量细菌培养与宏基因组测序相结合，从小麦、水稻、玉米和苜蓿的根际构建了全面的细菌和病毒基因组数据库。

该研究构建的作物根际细菌基因组数据库（CRBC）显著增加了公开可用的作物根际细菌基因组的数量和系统发育多样性，其中包含 6699 个细菌基因组（68.9% 来自分离株）和 1817 个未定义物种，使作物根际细菌的多样性增加了 290.6%。

该研究构建的作物根际病毒基因组数据库（CRVC）包含 9736 个非冗余病毒基因组，其中 1572 个属级病毒此前未在作物根际微生物组中被报道。

通过这些研究，研究团队确定了在不同土壤和寄主物种的根际微生物群中富集的保守细菌功能，并揭示了作物根际生态系统中此前未被探索的细菌与病毒之间的联系。

总的来说，该研究构建的作物根际细菌基因组数据库（CRBC）和作物根际病毒基因组数据库（CRVC）是研究微生物机制和应用、支持可持续农业的宝贵资源。

北京大学生命科学学院白洋研究员为该论文的通讯作者。中国科学院遗传与发育生物学研究所戴睿博士、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刘芳工程师为共同第一作者。

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