(1) 感病品种的意外转变：原本容易得病的感病小麦，在经过连续五代反复接触病原菌后，病害严重程度显著下降。这意味着土壤对该病原菌变得更有抵抗力（即产生了病害抑制性）。抗病品种的意外转变：令人惊讶的是，原本抗病的品种，在经过同样反复的病原菌接触后，病害严重程度反而增加了。这说明其根际的“保护力”被削弱了。

（2）通过基因测序分析发现，这种病害抑制性的出现与根际中一些特定细菌类群的丰度变化有关：在感病品种中，与抑制性相关的细菌主要是几丁质菌科、厌氧绳菌科和亚硝化单胞菌科。在抗病品种中，与抑制性相关的细菌主要是几丁质菌科和丛毛单胞菌科。微生物功能基因的变化 (第5句):进一步对微生物群落的全部基因进行功能分析发现，当土壤进入病害抑制状态时，有604个生物合成基因簇 的表达显著增加。这些基因簇负责生产各种具有潜在抗菌或调控作用的天然化合物，例如：萜烯、非核糖体肽、聚酮化合物等。这些化合物可能是微生物抑制病原菌的“武器”。

摘要

（1）Disease suppressiveness of soils to fungal root pathogens is typically induced in the field by repeated infections of the host plant and concomitant changes in the taxonomic composition and functional traits of the rhizosphere microbiome. Here, we studied this remarkable phenomenon for Bipolaris sorokiniana in two wheat cultivars differing in resistance to this fungal root pathogen. 土壤对真菌根病原体的疾病抑制性通常在田间通过宿主植物的反复感染以及伴随的根际微生物群的分类组成和功能特征的变化来诱导。在这里，我们研究了对这种真菌根病原体抗性不同的两个小麦品种中的小麦黑星病这一显著现象。

（2）The results showed that repeated exposure of the susceptible wheat cultivar to the pathogen led to a significant reduction in disease severity after five successive growth cycles. 结果表明，在连续五个生长周期后，易感小麦品种重复暴露于病原体导致疾病严重程度显著降低。

（3）Surprisingly, the resistant wheat cultivar, initially included as a control, showed the opposite pattern with an increase in disease severity after repeated pathogen exposure. 令人惊讶的是，最初作为对照的抗性小麦品种显示出相反的模式，在反复暴露于病原体后，疾病严重程度增加。  

（4）Amplicon analyses revealed that the bacterial families Chitinophagaceae, Anaerolineaceae and Nitrosomonadaceae were associated with disease suppressiveness in the susceptible wheat cultivar; disease suppressiveness in the resistant wheat cultivar was also associated with Chitinophagaceae and a higher abundance of Comamonadaceae. 扩增子分析表明，几丁质菌科、Anaerolineaceae和Nitrosomonadaceae细菌科与感病小麦品种的病害抑制性相关；抗病小麦品种中的病害抑制性也与几丁质菌科和丛毛单胞菌科的高丰度有关。  

（5）Metagenome analysis led to the selection of 604 Biosynthetic Gene Clusters (BGCs), out of a total of 2,571 identified by AntiSMASH analysis, that were overrepresented when the soil entered the disease suppressive state. These BGCs are involved in the biosynthesis of terpenes, non-ribosomal peptides, polyketides, aryl polyenes and post-translationally modified peptides. 宏基因组分析导致从AntiSMASH分析鉴定的总共2，571个生物合成基因簇(bgc)中选择了604个，当土壤进入病害抑制状态时，这些基因簇过度表达。这些bgc参与萜烯、非核糖体肽、聚酮化合物、芳基多烯和翻译后修饰肽的生物合成。

（6）Combining taxonomic and functional profiling we identified key changes in the rhizosphere microbiome during disease suppression. This illustrates how the host plant relies on the rhizosphere microbiome as the first line of defense to fight soil-borne pathogens. Microbial taxa and functions identified here can be used in novel strategies to control soil-borne fungal pathogens. 结合分类和功能概况，我们确定了在疾病抑制过程中根际微生物的关键变化。这说明了宿主植物如何依赖根际微生物群作为对抗土传病原体的第一道防线。这里鉴定的微生物分类群和功能可用于控制土传真菌病原体的新策略

（7）结果

（8）Selection of resistant and susceptible wheat genotypes 抗感小麦基因型的筛选

A部分：病害严重程度指数，Y轴：病害严重程度指数。数值越高，表示小麦受黑星病菌危害越严重。X轴：连续的种植周期。一共重复种植了5个周期（每个周期约4周）。两条折线：（易感品种 - Guamirim）：代表原本容易得病的小麦品种。（抗病品种 - Frontana）：代表原本抗病的小麦品种。易感品种（蓝线）：随着种植周期（反复接触病原菌）增加，病害指数显著下降。从第一个周期的接近40%，下降到第五个周期的10%左右。这证明了“病害抑制性”的形成——土壤/根际环境变得能保护植物了。抗病品种（橙线）：随着种植周期增加，病害指数显著上升。从第一个周期的约5%，上升到第五个周期的接近25%。这揭示了意外的结果——反复感染削弱了抗病品种的防御。

B部分：病原菌数量，Y轴：病原菌基因拷贝数（取对数）。这是通过分子生物学技术（qPCR）直接检测根部附着的黑星病菌的绝对数量。数值越高，说明根上带的病菌越多。X轴：连续的种植周期。同样5个周期。两条折线：（易感品种）：根部携带的病原菌数量。橙色虚线（抗病品种）：根部携带的病原菌数量。核心发现：易感品种（蓝线）：虽然病害减轻了（A部分结果），但根部检测到的病原菌数量在前几个周期并未显著减少，直到后期才略有下降。这说明病害减轻不是因为病菌没来，而是因为来了但没造成严重危害——这进一步支持了是根际微生物的“抑制”作用（使其致病力下降或植物更耐受），而非“避病”作用。

（9）Disease incidence with repeated exposure of wheat to the fungal root pathogen 小麦反复暴露于真菌根部病原体的发病率

在连续5个培养周期中反复暴露于真菌根病原体的感病(Guamirim)和抗病(Frontana)小麦品种的根际群落结构。16S rRNA(细菌)或其(真菌)扩增子多样性的主坐标(CAP)的约束分析。感病小麦根际的细菌群落:感病小麦根际的真菌群落；抗性小麦根际的细菌群落；和D .抗性小麦根际的真菌群落。用PERMANOVA检验计算生长周期之间的统计差异

（10） Rhizosphere microbiome assembly in the susceptible and resistant wheat 感病和抗病小麦根际微生物群落的组装

（11） Identification of bacterial and fungal taxa associated with disease suppression 与疾病抑制相关的细菌和真菌分类群的鉴定

易感小麦品种（Guamirim） 根际微生物群进行深入分析的结果，目的是找出在病害被抑制的过程中（从第1周期病害重到第4周期病害轻），哪些微生物的种类（ASV）发生了显著变化。（A）它清晰地展示了一批细菌在病害抑制性形成时（第4周期）数量显著上升（位于图右侧）。例如，几丁质菌科、硝化螺菌属 等被特别标出，这与摘要中提到的结果一致，这些细菌是驱动病害抑制性的关键候选类群。

在病害抑制性逐渐形成的过程中，这三个被鉴定为关键的细菌科（几丁质菌科、厌氧绳菌科、亚硝化单胞菌科）其数量是如何随时间（种植周期）动态变化的

这是对抗病小麦品种（Frontana） 根际微生物的分析图，其形式与之前解释过的易感品种的图（Fig. 3）完全对称但趋势相反。这张图揭示了抗病品种在反复感染后 “丧失抵抗力” 的过程中，微生物群落发生了什么变化。

（12） Microbiome functionalities in the susceptible wheat genotype 感病小麦基因型的微生物功能

（13） Microbiome functionalities in the resistant wheat genotype 抗性小麦基因型中微生物功能的研究

微生物群落功能基因图谱的变化。这张图回答了“这些数量发生变化的微生物，到底在‘做’什么不同的事

具体指出了 “哪些已知的、具有抑菌潜力的武器基因，在病害抑制状态下被大规模生产了”。对宏基因组数据用专门的软件（如AntiSMASH）进行扫描，识别出所有可能的生物合成基因簇。

Disease suppressiveness of soils to fungal root pathogens is typically induced in the field by repeated infections of the host plant and concomitant changes in the taxonomic composition and functional traits of the rhizosphere microbiome. Here, we studied this remarkable phenomenon for Bipolaris sorokiniana in two wheat cultivars differing in resistance to this fungal root pathogen.