近日，植物学领域一区Top期刊《Journal of Experimental Botany》（最新IF=7.378）在线发表题为《土壤镉污染对雌雄杨树叶际微生物及相关抗病性的差异性影响》（Soil cadmium stress affects the phyllosphere microbiome and associated pathogen resistance differently in male and female poplars）的论文，标志着重点实验室在镉污染影响雌雄杨树抗病性的研究中取得新进展。
元素防御假说认为重金属元素对病原菌具有生物学毒性，当其被植物从环境中吸收并富集到体内后，可以在一定程度上增强植株的抗病性。但是由于雌雄异株植物的不同性别植株对重金属的耐受程度和富集能力存在显著差异，这种差异是否会导致雌雄植株在抗病性上出现性别差异尚需进一步探究。
为了探究这一科学问题，本研究采用亲本相同的美洲黑杨雌雄植株作为供试材料，通过人工接种叶斑病病原菌的方法，对比了土壤镉污染条件下雌雄杨树的抗病性差异。研究结果发现，镉处理显著降低了叶斑病病原菌侵染后雌雄植株叶片上的病斑面积，且雄性植株的抗性强于雌性植株。为了探究该抗病性差异是由于镉在叶片中富集的直接影响还是由于镉富集影响了叶际微生物群落的结构和功能所带来的间接影响，本研究继续开展了叶斑病病原菌的离体毒力测试。结果发现病原菌在含镉培养基上的生长速度与培养基中的镉浓度呈显著负相关。此外，通过进一步开展叶际微生物多样性分析，发现镉处理后的雌雄植株叶际内生和外生的真菌和细菌群落的结构和功能有着显著的性别差异。其中，雄株叶际富集的有益微生物比雌株更加丰富，但致病真菌类群更少。因此，本研究认为在镉污染条件下雌雄植株抗病性的差异是由叶片镉富集量的差异和叶际微生物结构的差异联合导致的。本研究结果对于预测雌雄异株植物生长在重金属污染地区的自然种群的性别比例、空间分布以及病害发生程度等方面的变化具有指导意义。
该论文以重点实验室林恬恬副教授为第一作者，森保系研究生路旗和郑珍蕾为共同第一作者，韩珊副教授为通讯作者，四川农业大学为唯一完成单位。该研究得到国家自然科学基金和四川省自然科学基金的资助。
全文链接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article-abstract/doi/10.1093/jxb/erad034/7026157?utm_source=advanceaccess&utm_campaign=jxb&utm_medium=email
