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为探究生物解决方案对植物微生物组的影响，研究人员以苹果植株和土壤为对象，开展细菌菌剂（如 Serratia、Stenotrophomonas）及其挥发性化合物（mVOCs）单 / 联合处理研究。发现活菌剂对根际等微生物组影响更强，且具 compartment - 和土壤特异性，为可持续农业的微生物组管理提供依据。
农业可持续发展面临气候变化、生物多样性下降等挑战，依赖化学投入的传统耕作方式正威胁土壤微生物组健康。如何通过微生物组管理提升作物生产力与抗逆性，成为全球农业研究的焦点。目前，市售生物菌剂对本土微生物组的影响机制尚不明确，尤其是活菌剂与挥发性代谢物（mVOCs）的作用差异亟待揭示。在此背景下，奥地利格拉茨工业大学（Graz University of Technology）等机构的研究人员，以苹果植株为模型，开展了细菌菌剂及其挥发性化合物对植物和土壤微生物组的调控研究，相关成果发表于《Environmental Microbiome》。
研究采用特制微宇宙系统（microcosms），将植物不同区室（根际、叶际、土壤）分离，结合扩增子测序（16S rRNA 和 ITS 区域）、气相色谱 - 质谱（GC-MS）挥发性物质分析及 Biolog Eco-Plate 碳源利用检测，系统解析了 Serratia plymuthica HRO C48、Stenotrophomonas rhizophila SPA P69 活菌剂及其代表性 mVOCs（2 - 壬酮、2 - 丁酮、3 - 甲基 - 1 - 丁醇）对两种土壤（环境土壤 ES1/ES2、盆栽土 PS）微生物组的影响。
细菌菌剂与 mVOCs 对微生物组的差异化影响
通过 PERMANOVA 分析发现，菌剂处理对微生物群落结构的影响显著高于 mVOCs（细菌：R2=5% vs. 3%；真菌：R2=7% vs. 无显著差异）。活菌剂显著改变根际细菌群落，而 mVOCs 仅对叶际细菌多样性（如 2 - 丁酮处理）和土壤真菌群落有显著作用。例如，Serratia 处理使土壤真菌丰富度增加，而挥发性混合物处理仅影响叶际细菌丰度。
区室特异性与土壤类型的调控作用
微生物组对处理的响应具明显区室特异性：根际细菌群落对活菌剂更敏感，叶际真菌群落则受 mVOCs 和菌剂共同影响。土壤类型亦显著调制菌剂效果 —— 在盆栽土中，Serratia 降低土壤细菌丰度，却在环境土壤中增加真菌丰度。PCoA 聚类显示，不同土壤的微生物组成差异显著（细菌：R2=76%，真菌：R2=64%），提示本土微生物背景影响菌剂效果。
功能预测与碳代谢活性
基于 FAPROTAX 和 FUNGuild 的功能注释表明，菌剂处理富集了叶际的甲基营养代谢、甲醇氧化等功能菌群，同时增加根际和土壤中昆虫病原真菌（如 Metarhizium、Trichoderma）的比例。Biolog 分析显示，Serratia 处理显著提升盆栽土根际的碳源（如葡萄糖 - 1 - 磷酸、β- 甲基 - D - 葡萄糖苷）利用效率，而在环境土壤中仅对特定底物（如 4 - 羟基苯甲酸）有促进作用，揭示菌剂对根际代谢活性的土壤依赖性。
研究结论与意义
本研究证实，活菌剂通过定植和代谢网络重构，对植物 - 土壤微生物组的重塑作用显著强于 mVOCs，且其效果受土壤类型和植物区室调控。尽管 mVOCs 在真菌群落调控中具潜力，但其作用范围较局限。研究结果为农业微生物组管理提供了双重启示：一是优先利用活菌剂激发微生物组多功能性，二是需根据土壤特性优化菌剂配方。未来研究可进一步解析菌剂 - 本土菌群的互作机制，推动精准微生物组管理技术的商业化应用，助力可持续农业转型。
研究首次系统对比了活菌剂与挥发性代谢物对植物 - 土壤微生物组的多维度影响，揭示了微生物组管理中 “活菌优先” 原则及其环境依赖性，为减少化学投入、开发高效生物菌剂提供了关键理论依据。
