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植物微生物组基因(M genes)的研究进展OA

Research Progress in Plant Microbiome Genes(M Genes)

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植物微生物组在养分高效利用、逆境抗性、生长发育及品质形成中发挥核心调控作用.微生物组基因(M genes)是植物调控微生物组组装与功能的关键基因,是实现微生物组定向改良的核心靶标.该文系统梳理了M 基因的概念、核心特征及其与传统抗病/共生基因的边界;总结了mGWAS、多组学整合、合成群落验证及基因编辑等核心技术体系;提出"基因—代谢物—功能微生物—宿主表型"的保守调控范式.综述了 M 基因在促生、抗逆、抗病及品质改良中的研究进展,并介绍了单倍型育种、微生物组辅助基因组选择、精准微生物组工程及共生基因组育种等应用策略.最后,指出当前研究面临调控网络复杂、环境依赖性强、多基因协同机制不明、跨物种功能保守性待验证及田间应用不足等瓶颈,并对未来培育气候智能型作物进行了展望.

The plant microbiome plays a central regulatory role in nutrient utilization,stress tolerance,growth and development,and quality formation.Microbiome genes(M genes)are key genetic elements that regulate the assembly,structure,and function of the plant microbiome,serving as core targets for directed microbiome improvement.This review systematically outlined the concept and core characteristics of M genes and clarified their functional boundaries relative to conventional disease resistance and symbiosis genes.It summarized major technical approaches,including microbiome genome-wide association studies(mGWAS),multi-omics integration,synthetic community(SynCom)validation,and gene editing.In addition,this review proposed a conserved regulatory framework composed of genes,metabolites,functional microbes,and host phenotypes.Furthermore,the review described research progress in M genes regarding plant growth promotion,stress tolerance,disease resistance,and quality improvement,and introduced application strategies such as haplotype breeding,microbiome-assisted genomic selection,precision microbiome engineering,and symbiosis genome breeding.Finally,key bottlenecks were highlighted,including complex regulatory networks,strong environmental dependence,poorly understood multigene coordination mechanisms,unverified cross-species functional conservation,and insufficient field application.Perspectives were provided for future efforts toward breeding climate-smart crops.

张丽梅;彭伟业;彭谦泽;康厚祥;陈岳;CERNAVA Tomislav;苏品;张德咏

湖南农业大学植物保护学院,湖南 长沙 410128||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128湖南省农业科学院,湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128湖南省农业科学院,湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室,北京 100193湖南省农业科学院,湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128英国南安普敦大学环境与生命科学学院生物科学系,英国 南安普敦 SO171BJ湖南省农业科学院,湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128湖南省农业科学院,湖南 长沙 410125||岳麓山实验室,湖南 长沙 410128

生物科学

M基因植物微生物组代谢调控抗病抗逆分子育种

M genesplant microbiomemetabolic regulationdisease resistance and stress tolerancemolecular breeding

《湖南农业科学》 2026 (6)

63-69,7

湖南省农业科技创新资金项目(2025CX29)

10.16498/j.cnki.hnnykx.2026.006.010

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