近日，质量安全所农产品产地有机污染减控创新团队在《Journal of Advanced Research》（IF=17.1）在线发表了题为“Combination of degrading with non-degrading endophytic bacteria synergistically enhances rice resistance to chlorpyrifos stress”的研究论文，该研究首次揭示了多功能内生菌群协同增强水稻抵御农药残留胁迫的作用机制。
农药持续施用导致其环境残留不断累积，易对非靶标作物造成持久性胁迫危害，严重制约了农业的绿色可持续发展。植物体内栖息着多种内生菌，与植物形成互惠共生关系，在调控植物生长及抗逆等方面发挥重要作用。然而，“内生菌-植物互作”对农药残留暴露的响应机制，特别是多功能内生菌调控宿主植物体内农药解毒途径的作用机制，尚不清楚。
本研究以模式作物水稻为材料，构建了无菌苗研究体系，发现六种不同农药（毒死蜱、阿维菌素、草甘膦、多菌灵、苯磺隆、戊唑醇）暴露下，无菌苗均较常规苗更加敏感。从常规苗中分离内生菌群，接种至无菌苗后，可显著增强无菌苗的农药耐受性，证实内生菌在调控植物应对农药残留胁迫中起重要作用。以毒死蜱为例深入研究，发现该农药暴露明显改变水稻内生菌群结构，显著富集Pseudomonas和Hydrogenophaga等内生菌。随后从毒死蜱胁迫水稻体内分离获得44株功能性有益内生菌，菌株功能涵盖毒死蜱降解、产IAA、固氮、产铁载体以及溶磷等。以Pseudomonas为代表菌属，基于功能叠加原则构建了13个不同功能的合成菌群，发现毒死蜱降解性能结合其他有益功能，可进一步增强水稻中毒死蜱去除效率。进一步解析“降解菌+多效促生菌”复合菌群与水稻的互作机制，通过植物解毒酶系活性、基因表达及毒死蜱降解产物鉴定分析，发现多效促生菌可通过激活水稻II相代谢途径，将毒死蜱降解菌产生的毒死蜱代谢产物转化为毒性更低的结合物。该研究证实，多功能复合菌群与水稻存在代谢互补效应，进而协同提升了植株对农药的解毒代谢能力。
该研究为深度理解多功能内生菌群与植物协同互作应对有机污染物暴露的作用方式提供了新视角，并为人工合成微生物菌群的设计及其在农药等有机污染修复中的应用提供了新思路。
质量安全所农产品产地有机污染减控创新团队长期从事内生菌与植物互作研究，围绕植物内生菌调控农药降解代谢，已在Nature Communications、Journal of Advanced Research、Plant Communications、Environmental Science & Technology、Journal of Experimental Botany等国际权威期刊上发表系列论文。基于上述研究，研发内生菌高活性生物刺激素以及新材料搭载技术，研制了多种功能内生菌产品，包括育苗专用菌剂、农用微生物菌剂、复合微生物菌肥、土壤改良菌剂等系列产品，可广泛应用于工厂化育苗、设施种植、产地修复等场景需求。
马丽雅助理研究员为该论文第一作者，余向阳研究员和李勇研究员为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金和江苏省自然科学基金资助。