野生与栽培苍术种子微生物组差异及其对根际定殖的影响研究

针对药用植物驯化过程中微生物组变化机制不明的问题，中国中医科学院团队通过比较野生/栽培苍术(Atractylodes lancea)种子内生菌及根际微生物组动态，发现栽培种子细菌多样性显著升高，但幼苗期微生物组在相同环境下趋同。该研究揭示了化学型(chemotype)和环境对微生物组装配的主导作用，为药用植物生态栽培提供理论依据。

　　

在人类文明发展进程中，植物驯化既是农业文明的基石，也导致作物遗传多样性锐减。这种遗传简化可能深刻影响植物与微生物的共生关系——尤其是药用植物，其有效成分积累往往依赖特定微生物群落。苍术(Atractylodes lancea)作为传统中药的重要药材，在野生转栽培过程中出现质量下降现象，但微生物组在此过程中的演变规律尚不明确。

中国中医科学院等机构的研究团队在《Microbial Ecology》发表研究，首次系统解析了苍术驯化过程中种子到幼苗的微生物组传递规律。通过采集河北与内蒙古的野生/栽培苍术种子，在均质化微生物环境中培育后，采用16S rRNA和ITS测序技术分析各组织微生物组。研究发现：栽培种子内生细菌多样性(Chao指数)显著高于野生种子，但幼苗根、叶及根际微生物组在相同环境下呈现趋同现象。核心菌群如Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium(ANPR)复合体、Paenibacillus等被持续富集。这表明苍术化学型(chemotype)和环境微生物是决定群落结构的关键因素，而驯化引起的微生物组变化具有可逆性。

主要技术方法包括：从河北/内蒙古采集野生与栽培苍术种子，在含河南土著微生物的均质土壤中培育幼苗；使用799F/1193R引物扩增细菌16S rRNA V5-V7区，ITS3F/4R引物扩增真菌ITS区；通过Chao/Shannon指数分析α多样性，PCoA分析β多样性；采用Venn图追踪微生物来源。

研究结果揭示：

1. 种子内生菌差异：栽培种子细菌多样性显著增加(Chao指数p<0.05)，但真菌无差异。PCoA显示野生与栽培种子微生物组显著分离(R=0.38,p=0.001)。
2. 幼苗微生物组趋同：在相同环境下，野生/栽培来源幼苗的根、叶及根际微生物组相似性达68.8%，ANPR等核心菌群占比超40%。
3. 传播模式分化：细菌主要通过土壤水平传播(种子来源OTUs仅占31.1%)，而真菌以种子垂直传播为主(Alternaria等持续存在)。
4. 化学型决定论：同属茅山化学型(含atractylon为主)的苍术，无论地理来源均富集Pseudomonas等共有菌属。

讨论部分强调：该研究首次阐明药用植物驯化中微生物组的动态规律，突破性发现有二：一是栽培引起的微生物组变化可通过环境均质化逆转，提示生态栽培中微生物环境设计的重要性；二是验证了化学型对微生物组装配的筛选作用，为"道地药材"形成机制提供新视角。研究团队提出的"模拟生境栽培"策略，可通过精准调控根际微生物提升栽培药材品质，这对实现中药资源可持续发展具有重要实践意义。