羊草(Leymus chinensis)三生态位核心微生物组与群落特征协同促进植物生长的机制研究

为解决退化草原生态修复中本土植物-微生物互作机制不明的问题，来自中国的研究团队对典型草原优势种羊草(L. chinensis)的根际土壤(rhizosphere)、根内(endosphere)和茎叶内(endosphere)微生物组开展多维度解析。研究发现：微生物群落构建受随机过程主导，但内生菌中确定性过程增强；三生态位呈现显著分区特征——根微生物稳定性最高、根际微生物α/β多样性占优、茎叶微生物正向互作显著；核心微生物组通过氮固定(nitrogen_fixation)、尿素分解(ureolysis)和硝酸盐还原(nitrate_reduction)等优势功能协同促进植物生物量积累，为合成微生物群落(SynComs)构建提供理论依据。

　　

在草原生态系统中，羊草(Leymus chinensis)与微生物的共进化关系犹如精密的交响乐团。研究人员解码了其根际土壤(rhizosphere)、根系(endosphere)和地上部(endosphere)三大生态位的微生物组特征，发现这些"微观伙伴"的招募过程充满随机性，但植物内生菌的筛选机制更具确定性。

有趣的是，不同部位的微生物各显神通：根际如同"多样性银行"储存着最丰富的菌群，根系微生物像"稳定器"维持群落平衡，而茎叶菌群则化身"合作专家"展现出最强的正向互作。通过宏基因组分析，团队发现这些微生物通过化学异养(chemoheterotrophy)基础代谢，并在氮循环关键环节分工协作——根系专家擅长固氮(nitrogen_fixation)，根际菌群主导尿素分解(ureolysis)，而硝酸盐还原(nitrate_reduction)则是另一群微生物的拿手好戏。

最令人振奋的是，当把这些核心微生物组成员像"梦之队"般组合时，羊草生物量显著提升。这项研究为退化草原修复提供了新思路：通过精准设计包含多生态位核心菌群的合成微生物群落(Synthetic Communities, SynComs)，可以唤醒土壤记忆，重建植物与微生物的和谐共生关系。