（1）抗病砧木的独特代谢反应： 当病原菌入侵时，抗病砧木会激活一种特定的赖氨酸合成途径。该途径中的两个关键酶活性大幅提升（比感病砧木高2.79-6.81倍）。

（2）代谢物招募“援军”： 随着代谢变化，根际分泌的赖氨酸增加。这些赖氨酸能特异性招募具有广谱抗菌活性的芽孢杆菌，使其相对丰度增加40.73%。

（3）“援军”的作用方式： 被招募来的芽孢杆菌能通过产生2,4-二叔丁基苯酚和杆菌霉素等抗真菌化合物，直接抑制病原镰刀菌孢子的萌发并破坏其菌丝生长。

（4）协同增效： 赖氨酸和芽孢杆菌形成了一种协同防御策略

摘要

（1）The rhizosphere microbiome, as the second genome of plant immunity, forms a critical ecological barrier in plant-pathogen interactions. 根际微生物群作为植物免疫的第二个基因组，在植物-病原物相互作用中形成了一个重要的生态屏障。

（2）However, its functional mechanism in resisting the replanting disease pathogenic Fusarium proliferatum MR5 in apples has not been systematically elucidated. 然而，其在抗苹果再植病病原增殖镰孢菌MR5中的作用机制尚未被系统阐明。

（3）This study employed an integrated multi-omics approach to investigate the rhizosphere mechanisms of resistant (CG935) and sensitive (M9T337) apple rootstocks, aiming to uncover the metabolic and microbial interactions underlying apple replant disease resistance.本研究采用综合多组学方法研究苹果砧木抗性(CG935)和敏感(M9T337)的根际机制，旨在揭示苹果再植抗病性背后的代谢和微生物相互作用。

（4）Multiple omics joint analysis found that the infection of Fusarium proliferatum MR5 triggered the activation of a specific lysine biosynthesis pathway in resistant rootstocks, and the expression levels of key rate limiting enzymes aspartate kinase and dihydrodipicolinate synthase were significantly upregulated by 2.79~6.81 times compared to M9T337. Along with the metabolic reprogramming process, the efflux of lysine from the rhizosphere increased, and Bacillus with broad-spectrum antibacterial activity were specifically recruited, increasing its relative abundance by 40.73%. 多组学联合分析发现，增殖镰孢MR5的感染触发了抗性砧木中特定赖氨酸生物合成途径的激活，关键限速酶天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合酶的表达水平较M9T337显著上调2.79 ~ 6.81倍。随着代谢重编程过程的进行，赖氨酸从根际流出增加，具有广谱抗菌活性的芽孢杆菌被特异性招募，其相对丰度增加了40.73%。

（5）In vitro assays demonstrated that the recruited Bacillus suppressed Fusarium spore germination and disrupted mycelial growth through the production of antifungal compounds, including 2,4-di-tert-butylphenol and bacillomycin. 体外试验表明，补充的芽孢杆菌通过产生抗真菌化合物，包括2，4-二叔丁基苯酚和芽孢杆菌霉素，抑制镰孢属孢子萌发并破坏菌丝生长。

（6）Potted experiments have confirmed that the synergistic treatment of Bacillus and lysine significantly reduces the number of pathogenic Fusarium in the rhizosphere, increases soil enzyme activity, and reshapes a more stable rhizosphere bacterial community structure by enhancing the modularity (the degree of modularity in microbial network structure) of the microbial network 盆栽实验已经证实，芽孢杆菌和赖氨酸的协同处理显著减少了根际中致病镰孢菌的数量，增加了土壤酶活性，并通过增强微生物网络的模块性(微生物网络结构中的模块性程度)重塑了更稳定的根际细菌群落结构。

（7）This collaborative strategy effectively alleviates the physiological damage of apple seedlings under replanting stress, resulting in a 31.18% increase in plant fresh weight. Field validation experiments further demonstrate that this strategy can promote the growth of replanted apple saplings and reduce the occurrence of apple replant disease. 这种协同策略有效缓解了苹果幼苗在再植胁迫下的生理伤害，植株鲜重增加了31.18%。田间验证实验进一步表明，该策略能够促进苹果再植苗的生长，减少苹果再植病的发生。  

（8）Our findings elucidate an apple replant disease resistance mechanism in apple rootstocks involving lysine-mediated recruitment of protective Bacillus, which enhances rhizosphere microbiome stability and suppresses soil pathogenic Fusarium. Developed a technology for synergistic control of apple replant disease using Bacillus-lysine. The research results provide theoretical basis and practical solutions for green control of apple replant disease based on precise regulation of rhizosphere microbiome. 我们的发现阐明了苹果砧木的苹果再植抗病性机制，涉及赖氨酸介导的保护性芽孢杆菌的补充，这增强了根际微生物的稳定性并抑制了土壤病原镰刀菌。开发了利用芽孢杆菌-赖氨酸协同控制苹果再植病的技术。研究结果为基于根际微生物精确调控的苹果再植病害绿色防控提供了理论依据和实践方案。

（9）Result

（10）Fpmd MR5 inhibits the growth of both rootstocks 

机制揭示 (图a) 病原菌胁迫 → 抗病砧木分泌特定代谢物（如赖氨酸）→ 特异性招募有益微生物（如芽孢杆菌）

效果验证 (图b）这部分展示了 “如何将上述机制转化为实际应用”的研究路线。应用“关键代谢物+特异性微生物”的组合 → 在盆栽和田间实验中验证其对控制苹果再植病的效果

（11）Fpmd MR5 altered root-associated bacterial community structure and function in both rootstocks

评估了 芽孢杆菌R29菌株与赖氨酸联用 对 苹果再植病 的防治效果。

a. 菌株R29对赖氨酸的利用和趋化效应，内容：证明R29菌株能利用赖氨酸作为营养，并且会被赖氨酸化学吸引（趋向它移动）。这为“赖氨酸能招募芽孢杆菌”提供了直接证据。作用：解释了机制的第一步——“招募”。

b. 对植物生长的影响，内容：测量了株高、地径、鲜重、干重等指标。说明了赖氨酸和R29菌株（单独或联合）如何促进感病砧木M9T337幼苗的生长发育。

c. 对根际细菌群落β多样性的影响。内容：β多样性反映群落组成的差异。此图展示了不同处理如何改变根际细菌群落的整体结构，说明处理能重塑微生物群落。

d. 对植物生理指标的影响，内容：测量了关键光合和生理参数：Ci：胞间CO₂浓度，Gs：气孔导度（反映气孔开放程度，与光合、水分蒸腾相关），Pin：可能指净光合速率（原文可能是 Pn）Tf：可能指蒸腾速率。说明处理如何改善处于再植胁迫下植物的生理健康状况。

e. 对根际芽孢杆菌相对丰度的影响，内容：直接定量显示处理后，根际土壤中芽孢杆菌属（包括R29）的相对含量是否增加。验证了“招募”的成功。

f. 植物组织的染色分析，内容：DAB染色：用于检测叶片和根中的过氧化氢（H₂O₂） 积累，指示氧化应激水平。NBT染色：用于检测超氧阴离子（O₂⁻） 积累，也是氧化应激的标志。作用：直观显示处理是否减轻了病原菌感染引起的氧化损伤（颜色越深，损伤越重）。

g. 盆栽和田间表型，内容：展示在开放盆栽和实际大田（2024年）条件下，经过处理的苹果植株的整体生长状态和外观。这是防治效果最直观的证据。

h. 影响植物生长的关键因素路径分析，内容：这是一个统计模型图（如结构方程模型或路径图），分析了多个因素对植物生长的直接和间接影响。

因素包括：赖氨酸降解功能、微生物群落多样性（辛普森指数）、特定细菌（OTU5381，可能就是R29）丰度、土壤酶活性、病原镰刀菌数量、气孔导度（Gs）等。箭头：蓝色箭头（+） 表示正面促进作用，红色箭头（-） 表示负面抑制作用。作用：系统性地揭示了“赖氨酸+R29”处理起效的综合网络机制，例如：处理如何通过增加有益菌、抑制病原菌、改善土壤功能和植物生理，最终促进生长。

（15）方法

实验一：趋化效应测定（定性观察）

目的：直观展示R29菌株是否会被赖氨酸吸引。
方法简述（“滴定法”）：

准备菌液：培养R29菌株，清洗后重悬于特定的趋化缓冲液中。

制备检测平板：将菌液与温热的矿物盐培养基混合，倒入平板，冷却形成含菌的软琼脂层。

添加引诱剂：在平板中央点加一小滴高浓度赖氨酸（100 mmol/L）。

观察结果：在28°C培养2-6小时后观察。

• 预期阳性结果：如果R29被赖氨酸吸引，菌体会向中央的赖氨酸点移动，在点周围形成一个清晰的、细菌密度更高的“环”或“晕圈”。

• 原理：赖氨酸从中心向外扩散形成一个浓度梯度，能够感知并喜欢该化学物质的细菌会沿着浓度梯度游向中心。

实验二：赖氨酸利用能力测定（定量测量）

目的：定量证明R29菌株能以赖氨酸作为碳源/氮源进行生长繁殖。
方法简述：

设置培养体系：在营养成分极少的稀薄培养基（1/10 TSB）中，添加低浓度赖氨酸（100 µmol/L） 作为主要营养来源。

接种与培养：接入低浓度的R29菌液，在37°C、摇床震荡培养12小时。

测量生长：通过测定培养液的OD600值（光密度，反映菌体浓度）来判断细菌是否生长。

• 预期阳性结果：如果R29能利用赖氨酸，它就会繁殖，导致OD600值显著上升。

• 对照：通常会设置不含赖氨酸的培养基作为对照，其OD600值应基本不变或增长极少

However, its functional mechanism in resisting the replanting disease pathogenic Fusarium proliferatum MR5 in apples has not been systematically elucidated