寄生植物管花肉苁蓉通过不同寄生状态调控耐盐宿主柽柳根际微生物群落结构与功能

针对盐碱地生态修复中植物-微生物互作机制不清的问题，山东第二医科大学团队以寄生植物管花肉苁蓉(Cistanche tubulosa)和耐盐宿主柽柳(Tamarix chinensis)为模型，通过16S rRNA测序和功能预测分析，揭示了寄生状态通过主导宿主微生物群落组装(βNTI分析)、增强盐胁迫响应基因(如ACC deaminase)表达等机制协同提升系统耐盐性，为盐碱地生物修复提供新思路。

　　

在日益严峻的土壤盐渍化背景下，如何利用植物-微生物互作提升盐碱地生产力成为生态修复的关键课题。耐盐植物柽柳(Tamarix chinensis)作为沿海防护林优势种，其与药用寄生植物管花肉苁蓉(Cistanche tubulosa)形成的共生系统表现出卓越的环境适应性。然而，这种特殊寄生关系中微生物群落的传递规律、组装机制及其功能响应仍属未知。更引人深思的是，随着管花肉苁蓉从营养生长(肉质茎生长期)到生殖生长(开花期)再到再寄生阶段的动态变化，宿主与寄生植物间的物质交换强度差异是否会引发微生物群落的阶段性重构？这些科学问题对解析盐碱环境下的植物-微生物共适应机制具有重要意义。

山东第二医科大学Luyao Tang领衔的研究团队在《Environmental Microbiome》发表的研究，创新性地选取三个典型寄生阶段(肉质茎生长期G、开花期F、再寄生期R)，采用高通量测序(V5-V7区16S rRNA)、源追踪模型和PICRUSt2功能预测等技术，系统分析了宿主与寄生植物在根际-根表-根内连续体中的微生物群落特征。研究采集山东莱州湾滨海防护林带中10年生寄生系统的144份样本，通过βNTI指数量化群落组装过程的确定性/随机性，结合土壤理化参数(RDA分析)和共现网络解析环境驱动因素。

寄生状态主导微生物群落组装
通过βNTI分析发现，强寄生状态(肉质茎生长期)下宿主柽柳根际微生物组装以随机过程为主(占比58.62%-93.33%)，而随着寄生关系减弱(开花期)，根内菌群转为确定性过程主导(heterogeneous selection)。源追踪模型显示，寄生植物向宿主的内生菌传递比例在再寄生期达44.83%，显著高于反向传递(17.50%)，证实寄生植物在塑造宿主微生物组中的主导地位。

盐适应功能的阶段性分化
KEGG预测表明，管花肉苁蓉根内菌群富含Na⁺转运蛋白基因(较宿主高1.44倍)，而柽柳根际菌群则富集硫氧化基因soxY。值得注意的是，开花期两类植物根际的ACC脱氨酶基因丰度达到峰值，与此时土壤盐度显著升高(p<0.05)形成呼应，暗示微生物通过调控乙烯信号协助植物应对阶段性盐胁迫。

关键类群与生态功能耦合
LEfSe分析鉴定出阶段性标志菌群：肉质茎生长期的假单胞菌(Pseudomonas)、开花期的肠杆菌科(Enterobacteriaceae)以及再寄生期的固氮菌(Azotobacter)。共现网络显示，宿主柽柳的网络复杂度(平均度4.28-37.52)始终高于寄生植物，但后者在开花期形成更紧密的互作模块，Steroidobacteraceae等关键种可能通过维持群落稳定性助力系统耐盐。

该研究首次揭示寄生状态通过"微生物组重塑-功能模块重组"的双路径调控宿主-寄生系统的盐适应能力。管花肉苁蓉不仅作为"微生物库"向宿主输送有益菌群(如产ACC脱氨酶的肠杆菌科)，其根内菌群特有的离子转运基因(如K⁺/H⁺逆向转运蛋白)与宿主的硫代谢基因形成功能互补。这些发现为设计基于植物-微生物协同的盐碱地修复策略提供了理论框架，特别是通过调控寄生植物生长阶段来优化根际微生态系统的新思路，对实现沿海退化生态系统的功能提升具有重要实践价值。