AMF与PGPB协同增效：揭示微生物组协同作用促进菊花根系发育及微生物组动态的新机制

本研究针对植物生长促进微生物(PGPM)在可持续农业生产中的应用瓶颈，创新性地比较了单一菌株(one-for-all)和复合微生物群落(all-for-one)两种接种策略对菊花扦插苗早期生长的影响。通过结合丛枝菌根真菌(AMF)及其伴生微生物组(AMFc)与植物根际促生细菌(PGPB)的协同作用，发现AMFc+SMF006组合使菊花根系生物量显著提升75%，并富集了鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、木霉菌(Trichoderma)等有益菌群。该研究为开发基于微生物组协同效应的生物接种剂提供了理论依据，发表于《npj Sustainable Agriculture》。

　　

在追求农业可持续发展的全球背景下，植物与微生物的共生关系正成为突破传统种植瓶颈的关键。作为典型的无性繁殖作物，菊花(Chrysanthemum)扦插苗的早期根系发育直接决定后期产量，但如何通过微生物调控促进这一过程仍缺乏系统研究。现有微生物接种策略存在明显局限：单一菌株接种(one-for-all)易受环境干扰，而人工合成的微生物群落(SynComs)又面临稳定性挑战。更关键的是，学界对丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF)天然伴生微生物组的功能认知存在空白，这些"隐形伙伴"可能在植物-微生物互作中扮演着尚未被重视的角色。

荷兰生态研究所等机构的研究团队在《npj Sustainable Agriculture》发表的研究，首次将AMF及其天然伴生微生物组(AMFc)作为整体研究对象，通过比较单一细菌接种(SMF006/SMF018)、AMFc单独接种及其组合处理对菊花品种'Chic Cream'的影响，揭示了微生物组协同增效的分子机制。研究发现AMFc单独接种即可使菊花根系表面积增加49%，而与SMF006(Priestia megaterium)联合接种时，根系生物量提升达75%，创下同类研究记录。通过高通量测序和功能预测分析，证实这种协同效应源于AMFc选择性富集了具有氮固定(nitrogen fixation)、硝酸盐还原(nitrate reduction)功能的细菌类群，以及木霉菌(Trichoderma)、青霉菌(Penicillium)等促生真菌。研究创新性地提出"微生物组重塑"理论，即优质接种剂不仅能直接提供功能菌株，更应具备调控土著微生物群落的能力。

研究采用三项关键技术：1) 从野生菊花根际分离AMFc群落和PGPB菌株，通过显微计数确保接种一致性；2) 应用GJAM模型解析微生物群落组装规律，通过回归系数量化处理组间差异；3) 结合FAPROTAX和FunGuilds平台预测微生物功能，追踪氮/碳代谢相关基因通路。实验设计严格控制变量，采用灭菌蛭石基质避免土著微生物干扰，通过22天生长期捕捉早期根系发育关键窗口。

PGPM接种对地上部和根系生物量、根表型的影响
研究发现单一细菌接种对菊花生长促进有限，而AMFc处理显著改变根系构型：根表面积增加49.17%，平均直径扩大，体积提升。最具突破性的发现来自AMFc+SMF006组合，使根干重激增75.4%，且该效应非简单叠加，证明存在真正的协同作用。WINRHIZO分析揭示这种促生作用特异性地体现在直径增粗型根系发育模式，而非长度延伸。

接种细菌单一菌株、AMFc及其组合后的根际微生物组组装
PCA分析显示AMFc处理对细菌(解释88.1%变异)和真菌(解释90.5%变异)群落结构影响最大。SMF006表现出独特的"微生物组重塑"能力，其单独接种与AMFc组合均形成特征性群落聚类。热图分析发现AMFc+SMF006特异性富集Taibaiella和Sphingoaurantiacus等稀有菌属，同时抑制假单胞菌(Pseudomonas)等潜在竞争者。

AMFc及其与单一菌株组合接种引起的根际群落组装变化
AMFc接种引起194个细菌属和32个真菌属丰度变化，其中放线菌门(Actinobacteria)和子囊菌门(Ascomycota)响应最显著。共接种AMFc+SMF006使有益真菌Trichoderma丰度提升3倍，同时降低Rozellomycota等病原相关类群。SSU rRNA测序证实处理组根系成功定植Glomus和Paraglomus属AMF，且定植率与促生效果正相关。

细菌和真菌群落的功能预测
FAPROTAX分析显示AMFc处理显著激活氮固定(增加5个相关菌属)、硝酸盐呼吸等通路。FunGuilds鉴定出AMFc+SMF006特异性增强内生真菌(endophyte)功能，其中Talaromyces等具木质素降解能力的类群可能参与基质改良。值得注意的是，SMF006单独接种反而降低"共生体(symbionts)"功能评分，暗示其促生机制需依赖AMFc提供的生态位。

这项研究通过多组学联用，首次证实AMF天然伴生微生物组是实现稳定促效的关键"增效剂"。其科学价值体现在三方面：1) 提出"功能菌群-土著微生物"互作新维度，超越传统单一菌株筛选思路；2) 揭示AMFc通过调控宿主根系构型(直径增粗型)而非简单扩大吸收面积来增强养分获取；3) 建立微生物组功能预测模型，为合成生物接种剂提供设计原则。在实际应用中，AMFc+SMF006组合使菊花扦插苗在无肥条件下实现商业级生长指标，这对减少化肥依赖的观赏花卉生产具有重要实践意义。研究同时指出，未来需考察不同土壤类型下该组合的稳定性，以及全生长周期的持续效应，这些都将成为后续研究的重点方向。