首先进入课题组的第一个疑问是What’s LorMe？
答案是Lab of rhizosphere Micro-ecology的缩写，这是沈其荣教授团队的一个实验室。
近些年随着集约化生产的推行、化肥和农药的大量使用，土壤在保持着高负荷运转的同时生物功能也随之退化，微生物之间互作关系的紊乱给了病原菌“可乘之机”，群落结构失衡致使土传病害频发。根际环境不断恶化严重阻碍了植物正常的生长发育，而LorMe的小伙伴们作为植物医生，一直以来都在努力守护着他们，防止受到病原菌的侵染！这些土传病原菌包括真菌、细菌、病毒和植物寄生线虫，病原菌在利用植物根际的营养资源后大量繁殖导致植物发病。而青枯病则是由茄科劳尔氏菌（Ralstonia solanacearum）引起的细菌性土传病害。病原菌从植物的机械伤口进入植株体内阻碍导管中水分运输，导致植株大面积枯萎死亡（图1），在严重危害粮食安全的同时也给世界经济带来巨大的损失。Hayward提出随着温室效应的加剧及全球温度的升高，青枯病的分布也将向纬度更高的地区扩大，对于农作物的威胁也越来越大(Hayward, 1991)。以中国为例，近些年来青枯病呈现出逐年加剧的趋势，新的宿主也被不断发现，假说也成为了事实。
图1 （a）青枯菌引起的马铃薯细菌性枯萎病；（b）染病植物茎部维管组织变褐色且清水中有细菌流动；（c）健康植物茎部；（d）琼脂培养基上的青枯菌菌落(Sagar et al., 2014)
由于传统的物理和化学防治措施也很难发挥有效作用，相应的出现了以铁载体、噬菌体、原生动物等为代表的生物学角度的防治策略去抑制的土壤中病原菌。利用根际周围的生物群落抵抗病原菌的侵染，从而免受病害和逆境的胁迫。根际土壤中可利用的资源有限，不同微生物为了争夺资源以及生存空间必然会产生竞争关系。面对有限的铁资源，微生物则可通过产生铁载体鳌合铁离子从而限制其他菌株对铁的获得并抑制其生长。有益微生物也可通过释放铁载体减少环境中可螯合铁，限制病原菌的生长，降低土传病害的发生。以青枯菌为例，铁载体可以直接介导抑制作用，通过影响根际细菌对铁素的竞争进而影响青枯菌的生长，抑制青枯病的发生(Gu et al., 2020)。研究也发现铁载体除了抑制病原菌生长外还可以促进植物吸收营养、提高植物抗性等功能(Aznar and Dellagi, 2015, Verbon et al., 2017)。噬菌体自上世纪初分别被Frederick Twort和Felix d'Herelle发现以来，因其只感染特定的细菌并对非宿主细菌不具备感染力的特性，被广泛应用在植物根际中病原菌的防治。其作用不仅仅是猎杀植株病原体细菌那么简单，它还有助于维持土壤中细菌群落的多样性和稳定性，改善植物的根际环境。噬菌体对根际微生物组的调控也起到了重要作用，通过裂解细菌影响宿主细菌丰度以及微生物群落相互作用，从而提高微生物群系的缓冲能力及恢复能力。在噬菌体和细菌斗争的漫长的过程中，细菌为抵御被侵染不断进化防御系统，噬菌体则为侵染细菌不断地更新自己侵染系统。
图2 噬菌体裂解宿主细菌过程
同样原生动物也可以通过影响土壤中的微生物组的性能来提高植物抑病能力，进而减少了病害的发生。虽然它在食物网中处于初级消费者地位，属于最“简单、低等、原始”的生物，但是其存在却可以改变土壤微生物群落的结构和功能。它既可以直接捕食病原菌（有时候摄食的细菌不具有专一性），也可以促进细菌产生拮抗物质，通过拮抗物质来抑制病原菌的生长。
图3 原生动物形态结构（草履虫为例）
2019年9月22日第一次踏入南京农业大学参加推免面试就是和LorMe开始。面试的几天里正好赶上了10th Rhizo-microecology Workshop并在会议室中第一次见到了LorMe实验室的老师与师兄师姐，以及Alexandre Jousset、Thomas Pommier等几位从外国远道而来的学者。交流的过程中虽然很多东西都涉及到自己的知识盲区，听起来云里雾里，但是自己能够提早接触这些研究方向也着实很幸运。
图4 第一次来到LorMe家庭参加的10th Rhizo-microecology Workshop
图5 会议结束后与LorMe留下的一张合影（最后排从右向左第二位就是我!）自己要学的东西很多，除了高质量文献阅读与积累，还有很多基础的软件的学习与应用。看了师兄师姐们在国外期刊中发表的文章发现对于数据分析及可视化的学习更是任重而道远，自己也趁热买了本《R语言实战》和《ggplot2：数据可视化》开始自学。虽然说学习R语言对于我来说并不枯燥，但实际应用方面还是面临了诸多困难。开组会的时候也有幸得到可铭师兄的讲解，照葫芦画瓢试着用了他编写的R.app做了一个能大概反应趋势的箱型图。
图6 自己试着用R. app做的箱型图
科研道路上注定任重而道远，自己也会做好觉悟并不断鞭策自己跟随LorMe成员的脚步前行。谨记老师的教导：“多阅读，多思考，多交流，多动手；科研需要钻研，思路要开，要逻辑清晰，不要陷入思维怪圈”。公众号的文章也给了我别样的机会去了解LorMe的故事，推文中看得到很多韦老师对于人生和科研的态度。也看得到少华师兄与铁载体5年来坚持不懈的战斗，感叹其惊为天人的毅力同时也深刻体会到“厚积薄发”四个字的意思所在。而我也常常问自己为什么会走上科研这条路？走上这条路可以让我改变什么？没想到在看公众号时发现几年前老师就给未来的新生留下了答案：“走上研究生这条路，绝不是让你在学生期间就能研究出造福人类的成果，而是让你掌握造福人类的技能：质疑、实干、科学、创新！”可不是嘛！作为普普通通群众中的一员，这对我来说无疑是一件非常荣幸的事情。Van Valen (1973)提出著名的Red Queen’s Hypothesis认为就算环境不发生任何改变但物种竞争施加的压力也会驱动进化。“No species can ever win, and new adversaries grinningly replace the losers”，总有其他的对手会笑着取代失败的你，就像初中物理中相对运动和绝对运动一样，对你来说只有不停地向前跑才能使你保持在原地。人类的竞争与物种的生存和进化有着异曲同工之妙，获胜的永远都是更能适应环境的生物。实现自我突破就像土壤中的微生物受到病原菌大肆侵染和攻击依旧能顽强地生存下来一样，只要活下来就有较大的机会发挥重要作用的潜力。人类与其他物种共享资源生存在这个地球上，对于地球这个生态系统来说无非就是大一号的“微生物”，同样作为地球上的生物，逆境和压力更能锻炼人都是万年不变的道理！这篇“小作文”也接近尾声，希望自己也能成为LorMe故事里的一员！结尾想引用公众号中的一句话——“尽管很难，我们总要努力去做做看”。
——文章来自2020级直博生张耀中
Aznar A, Dellagi A 2015. New insights into the role of siderophores as triggers of plant immunity: what can we learn from animals? Journal of Experimental Botany [J], 66: 3001-3010.Gu S, Wei Z, Shao Z, et al. 2020. Competition for iron drives phytopathogen control by natural rhizosphere microbiomes. Nature Microbiology [J].Hayward A C 1991. Biology and epidemiology of bacterial wilt caused by Pseudomonas solanacearum. Annual review of phytopathology [J], 29: 65-87.Sagar V, Gurjar M, Jeevalatha A, et al. 2014. Phylotype analysis of Ralstonia solanacearum strains causing potato bacterial wilt in Karnataka in India. African Journal of Microbiology Research [J], 8: 1277-1281.Van Valen L 1973. A New Evolutionary Law. Evolutionary Theory [J], 1: 1-30.Verbon E H, Trapet P L, Stringlis I A, et al. 2017. Iron and Immunity. Annual review of phytopathology [J], 55: 355-375.
南京农业大学-土壤微生物与有机肥料团队
微生态与根际健康实验室
Lab of rhizosphere Micro-ecology
立足国家需求，探索学科交叉，引领国际前沿
开展微生态研究、致力于根际健康提升、培养一流创新人才
竞争求发展，合作谋共赢Competition & Cooperation
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