ترکیب، ساختار و تنوع جامعه میکروبی خاک ریزوسفر در زعفران (Crocus sativus) تحت تأثیر پوسیدگی پیاز ریشه

فوزاریوم اکسیسپوروم، که برای اولین بار در استان یوننان به عنوان عامل پوسیدگی بنه زعفران شناسایی شد، باعث یک بیماری مخرب خاک‌زاد می‌شود که به تهدیدی ویرانگر برای کشت زعفران در شانگری-لا تبدیل شده و باعث بیش از 50 درصد مرگ و میر شده است. این پاتوژن بنه‌های زعفران را آلوده می‌کند و منجر به قهوه‌ای شدن و پوسیدگی آوندی می‌شود و در نهایت باعث مرگ گیاه و خسارات شدید تولید می‌شود. با توجه به نقش حیاتی میکروبیوم ریزوسفر در ایمنی گیاه و اکولوژی خاک، رمزگشایی از تعاملات پاتوژن-میکروبیوم برای توسعه استراتژی‌های پایدار کنترل بیماری ضروری است. توالی‌یابی با توان عملیاتی بالای ITS/16S rRNA (Illumina MiSeq) با تجزیه و تحلیل قارچ‌های میکوریز آربوسکولار (AMF) ترکیب شد تا ساختارهای اجتماعی قارچ‌ها، باکتری‌ها و AMF در ریزوسفر زعفران سالم و بیمار مقایسه شود. اثرات عوامل فیزیکوشیمیایی خاک بر تجمع میکروبیوم به طور سیستماتیک ارزیابی شد. میکروبیوم ریزوسفر گیاهان بیمار به طور قابل توجهی دچار اختلال شد: (1) گونه‌های مرتبط با پاتوژن (به عنوان مثال، Lauriomyces) تکثیر شدند، در حالی که گونه‌های عملکردی ساپروتروفیک (به عنوان مثال، Mortierella elongata) تحت بازسازی جامعه قرار گرفتند؛ (2) گونه‌های سرکوب‌کننده بیماری (به عنوان مثال، fususidium) غنی شدند، در حالی که قارچ‌های میکوریزی همزیست (AMF) که برای جذب مواد مغذی ضروری هستند، به شدت کاهش یافتند؛ (3) رابطه پارامتر خاک-میکروبیوم تحت شرایط مختلف سلامت تغییر کرد: فسفر موجود (AP) و پتاسیم موجود (AK) باعث تجمع قارچ‌های خاک بیماری‌زا شدند، در حالی که pH/ماده آلی (OM) بر تجمع قارچ‌های خاک سالم غالب بود؛ (4) Knufia و Phomopsis گونه‌های مهمی بودند که اکسیداسیون آمونیاک خاک و سرزندگی گیاه را تنظیم می‌کردند. عفونت فوزاریوم با مهار همزیست‌های مفید و ترویج کلونیزاسیون میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا یا ساپروتروفیک، تعادل ریزوسفر را مختل می‌کند و در نهایت مقاومت ذاتی زعفران را به خطر می‌اندازد. یافته‌های ما مکانیسم اکولوژیکی ریزوسفر را که زمینه‌ساز پیشرفت پوسیدگی بنه است، آشکار می‌کند و یک چارچوب انفورماتیک میکروبیوم برای انتخاب عوامل کنترل زیستی و مهندسی ریزوسفر ارائه می‌دهد. علاوه بر این، ایمنی کارگران از کاهش تشعشعات روانی ناشی از پذیرش اجباری صنعت، بهره‌مند می‌شود.

Fusarium oxysporum, first identified in Yunnan Province as the causal agent of saffron corm rot, causes a destructive soil-borne disease that has become a devastating threat to saffron cultivation in Shangri-La, causing over 50% mortality. This pathogen infects saffron corms, leading to vascular browning and rot, ultimately causing plant death and severe production losses. Given the crucial role of the rhizosphere microbiome in plant immunity and soil ecology, deciphering pathogen–microbiome interactions is essential for developing sustainable disease-control strategies. High-throughput sequencing of ITS/16S rRNA (Illumina MiSeq) was combined with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) analysis to compare the community structures of fungi, bacteria, and AMF in the rhizosphere of healthy and diseased saffron. The effects of soil physicochemical factors on microbiome assembly were systematically evaluated. The rhizosphere microbiome of diseased plants was significantly dysregulated: (1) pathogen-related taxa (e.g., Lauriomyces) proliferated, while saprotrophic functional taxa (e.g., Mortierella elongata) underwent community restructuring; (2) disease-suppressive taxa (e.g., fususidium) were enriched, while symbiotic mycorrhizal fungi (AMF) essential for nutrient acquisition sharply declined; (3) the soil parameter-microbiome relationship changed under different health conditions: available phosphorus (AP) and available potassium (AK) drove the aggregation of pathogenic soil fungi, while pH/organic matter (OM) dominated the aggregation of healthy soil fungi; (4) Knufia and Phomopsis were important taxa regulating soil ammonia oxidation and plant vitality. Fusarium infection disrupts the rhizosphere balance by inhibiting beneficial symbionts and promoting the colonization of pathogenic or saprotrophic microorganisms, ultimately compromising the innate resistance of saffron. Our findings reveal the rhizosphere ecological mechanism underlying corm rot progression and provide a microbiome informatics framework for the selection of biocontrol agents and rhizosphere engineering. Moreover, the worker safety benefits from the reductions in psychic emanations mandate industry adoption.