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为明确黄芪（AP）和甘草（GU）根系内生微生物群落结构，研究人员采用培养依赖与非依赖方法，对比其细菌和真菌群落。发现两者微生物组成、多样性及网络结构差异显著，该研究为植物 - 微生物互作及药用价值开发提供依据。
在自然界中，植物与微生物的相互作用对植物的生长发育、胁迫抗性及次生代谢产物合成至关重要。药用植物的药效与其内生微生物群落密切相关，但黄芪（Astragalus propinquus, AP）和甘草（Glycyrrhiza uralensis, GU）作为豆科重要药用植物，其根系内生微生物群落结构及功能仍不明确。解析两者的微生物组成差异，对于揭示植物 - 微生物互作机制、优化药用植物栽培及开发微生物合成途径具有重要意义。
首尔国立大学的研究人员针对这一科学问题，开展了 AP 和 GU 根系内生微生物群落的比较研究。通过整合培养依赖与非培养依赖方法，系统分析了两者根系细菌和真菌群落的多样性、组成差异及网络互作关系，旨在阐明植物物种特异性微生物群落对其药用活性成分合成的潜在影响。研究成果发表在《Annals of Microbiology》，为药用植物微生物组研究提供了新视角。
研究主要采用以下关键技术方法：采集相同环境下生长的 AP 和 GU 根系样本，经表面灭菌后提取 DNA；利用高通量测序技术对细菌 16S rRNA 基因 V5-V7 区域和真菌 ITS 区域进行扩增子测序；通过 QIIME2 平台进行序列处理和 ASV（扩增子序列变体）注释；运用 R 语言进行 α 多样性、β 多样性、差异丰度分析及随机森林模型构建；采用 SparCC 算法和 Gephi 软件进行微生物共现网络分析；结合培养分离法对关键微生物进行验证。
微生物群落组成与多样性差异
基于高通量测序结果，AP 和 GU 根系细菌群落均以变形菌门（Proteobacteria）为主，但优势菌目不同：AP 以假单胞菌目（Pseudomonadales, 46%）为主，GU 则以黄单胞菌目（Xanthomonadales, 41.6%）为主。AP 拥有 7 个 GU 不存在的细菌目（如类固醇杆菌目 Steroidobacterales、微单胞菌目 Micromonosporales），GU 则特有衣原体目（Chlamydiales）和拟杆菌目（Bacteroidales）。真菌群落中，AP 以子囊菌门（Ascomycota）的格孢腔菌目（Pleosporales, 26.75%）为主，GU 则以担子菌门（Basidiomycota）的鬼笔目（Phallales, 52.1%）为主。多样性分析显示，AP 细菌群落 α 多样性显著高于 GU，而 GU 真菌群落丰富度更高（Observed OTU 和 Chao1 指数，P<0.01），表明两者微生物群落结构存在明显物种特异性。
差异丰度微生物与核心菌群
通过零膨胀高斯模型和随机森林模型，鉴定出 301 个细菌 ASV 和 228 个真菌 ASV 在 AP 与 GU 间存在显著丰度差异。其中，AP 中丛毛单胞菌科（B5_f_Comamonadaceae）和镰刀菌属（F1_Fusarium）显著富集，GU 中鞘氨醇单胞菌科（B1862_f_Sphingomonadaceae）丰度更高。核心菌群分析显示，细菌核心 ASV 包含 3 个共检测 ASV（如假单胞菌属 B2_f_Pseudomonas、丛毛单胞菌科 B5_Comamonadaceae），真菌核心 ASV 包括 8 个共有类群（如副球腔菌属 F5_Paraphoma、鬼笔属 F6_f_Lysurus），但其在不同植物中的丰度存在差异，提示核心菌群的功能可能受宿主环境调控。
微生物网络互作分析
AP 微生物网络包含 80 个细菌和 42 个真菌节点，真菌连通性更高，关键枢纽节点为伯克霍尔德菌目（B152_o_Burkholderiales）、外瓶霉属（F14_Exophiala）和镰刀菌属（F33_Fusarium）；GU 网络以 48 个细菌和 53 个真菌节点为主，细菌连通性占优，核心枢纽为类芽孢杆菌属（B36_Paenibacillus）。网络中正相关关联占主导，表明微生物间协同作用可能是群落稳定的基础，且 AP 网络复杂性更高，可能与其更高的代谢潜力相关。
培养依赖与非依赖方法验证
培养分离结果显示，AP 根系可培养细菌以极东方假单胞菌（Pseudomonas extremorientalis, 16%）为主，真菌以假嗜花镰刀菌（Fusarium pseudoanthophilum, 30%）为主；GU 则以蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus, 30.77%）和水生类砖格菌（Paradictyoarthrinium aquatica, 66.77%）为主。测序与培养结果重叠显示，假单胞菌属（Pseudomonas）和芽孢杆菌属（Bacillus）分别在 AP 和 GU 中占据重要地位，验证了高通量测序的准确性。
研究结论与意义：该研究系统揭示了 AP 和 GU 根系内生微生物群落的组成、多样性及网络互作差异，发现两者拥有独特的细菌和真菌菌目，且核心菌群与枢纽节点的功能可能与宿主次生代谢产物合成（如黄芪皂苷、甘草酸）密切相关。例如，假单胞菌属和丛毛单胞菌科在 AP 中的富集可能促进其多糖和皂苷合成，而 GU 中芽孢杆菌属的优势可能与黄酮类化合物的生物利用度提升有关。这些发现为药用植物微生物组工程提供了靶点，有望通过调控微生物群落优化药用植物品质，为传统中药的现代化研究开辟新路径。研究结果不仅深化了对植物 - 微生物协同进化机制的认识，也为开发微生物菌剂、提升药材产量与药效奠定了理论基础。
