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该研究的主要作者包括Peilin Chen、Qingyi Yu、Cheng Gao等，涉及的研究机构包括中国科学院微生物研究所、加州大学伯克利分校、美国能源部联合基因组研究所等。该研究于2025年发表在《New Phytologist》期刊上，DOI为10.1111/nph.70155。
该研究的主要科学领域为植物-微生物互作，特别是植物在干旱条件下与内生真菌和病原真菌的相互作用。干旱是全球气候变化中最严重影响作物产量的因素之一，而真菌群落（包括内生真菌和病原真菌）在植物应对干旱的过程中扮演着重要角色。此前的研究表明，干旱会影响植物根际的微生物群落，但关于真菌群落如何响应干旱并与植物互作的机制尚不清晰。本研究旨在通过“全组学”（holo-omics）方法，解析干旱条件下高粱（sorghum）与内生真菌（Acremonium persicinum）及病原真菌之间的复杂相互作用，并探讨其生态学意义。
研究流程包括以下几个主要步骤：
实验设计与田间试验
研究在加利福尼亚州的两个半干旱农田进行，历时两年（2016年和2017年）。实验设计包括三种处理：对照组（定期灌溉）、开花前干旱处理（前9周不灌溉，之后定期灌溉）和开花后干旱处理（前10周定期灌溉，之后停止灌溉）。每种处理均采用随机区组设计。
真菌群落的ITS2扩增子测序
对根、根际和土壤样本进行真菌ITS2扩增子测序，以分析真菌群落的组成和动态变化。此外，研究还构建了系统发育树，以确定OTU5（Acremonium persicinum）的分类地位。
基因组测序与组装
从中国普通微生物菌种保藏中心获取了9株Acremonium persicinum菌株，并对其进行了基因组测序。同时，利用宏基因组数据组装了Acremonium persicinum的宏基因组组装基因组（MAG），并通过比较基因组学分析了其泛基因组。
转录组与代谢组分析
对高粱的转录组和代谢组进行分析，重点关注与干旱响应相关的基因和代谢物。此外，利用宏转录组数据分析了Acremonium persicinum的基因表达动态。
内生真菌与病原真菌的共培养实验
在实验室条件下，将Acremonium persicinum与病原真菌Fusarium oxysporum进行共培养，评估内生真菌对病原真菌的拮抗作用。
代谢物外源添加实验
在共培养实验中，外源添加了乙醇胺、肌醇、尿嘧啶等代谢物，以评估这些代谢物对真菌互作的影响。
数据分析与建模
利用随机森林模型（Random Forest）和结构方程模型（Structural Equation Model, SEM）分析了真菌群落动态与植物代谢物之间的关系，并构建了干旱、植物、内生真菌和病原真菌之间的相互作用模型。
干旱对真菌群落的影响
研究发现，开花前干旱显著增加了Acremonium persicinum的相对丰度，同时抑制了病原真菌的丰度。而开花后干旱对Acremonium persicinum的丰度没有显著影响，但增加了病原真菌的丰度。
内生真菌与病原真菌的拮抗作用
通过共培养实验和代谢组分析，研究发现Acremonium persicinum通过产生次级代谢产物（如非核糖体肽合成酶NRPS和聚酮合酶PKS）拮抗病原真菌。此外，乙醇胺作为磷脂膜的关键成分，显著促进了Acremonium persicinum的生长。
植物代谢物与真菌群落的关联
随机森林模型显示，乙醇胺、α-酮戊二酸和β-氰基丙氨酸等代谢物与Acremonium persicinum的丰度显著相关。此外，4-羟基扁桃酸与病原真菌的丰度呈正相关。
结构方程模型揭示的相互作用
结构方程模型表明，干旱通过影响植物转录组和代谢组，间接调控内生真菌与病原真菌的相互作用。乙醇胺和色氨酸在这一过程中发挥了关键作用。
该研究揭示了干旱条件下植物、内生真菌和病原真菌之间的复杂相互作用机制。研究发现，Acremonium persicinum在干旱条件下通过产生次级代谢产物拮抗病原真菌，而植物代谢物（如乙醇胺）在这一过程中发挥了重要调控作用。这些发现为作物抗干旱和抗病害育种提供了新的思路，特别是在调控根际代谢物以促进有益真菌生长方面具有潜在应用价值。
全组学方法的应用
研究首次将宏基因组、宏转录组、代谢组和扩增子测序等多种组学技术结合，全面解析了干旱条件下植物-真菌互作的机制。
内生真菌与病原真菌的拮抗机制
研究发现Acremonium persicinum通过次级代谢产物拮抗病原真菌，这一机制为真菌群落的生态调控提供了新的视角。
植物代谢物的关键作用
研究揭示了乙醇胺等植物代谢物在调控真菌群落动态中的重要作用，为作物抗逆性研究提供了新的靶点。
研究还提出了“生态位空间”（niche space）的概念，解释了开花前和开花后干旱对真菌群落影响的差异。这一理论框架为未来研究植物-微生物互作提供了新的思路。
这篇研究通过多组学技术和实验验证，深入揭示了干旱条件下植物与真菌群落的复杂相互作用，为作物抗逆性和病害防控研究提供了重要的科学依据。