低营养条件下丛枝菌根真菌(AMF)对烟草根际细菌群落的影响及其抗氧化机制研究

本研究针对低营养条件下烟草生长受限问题，通过接种Claroideoglomus etunicatum(CE)探究丛枝菌根真菌(AMF)对烟草根际细菌群落结构及植物抗氧化能力的调控机制。采用Illumina MiSeq高通量测序技术，发现AMF显著提高烟草生物量(CAT/SOD活性提升12-48%，MDA降低43%)，富集Proteobacteria等有益菌门，并通过增强微生物网络稳定性(avgCC提高1.1%)促进植物-微生物互作。该研究为AMF在贫瘠土壤作物栽培中的应用提供理论依据。

　　

在农业生产中，土壤养分匮乏是制约作物生长的关键因素。烟草作为重要经济作物，其根系与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)形成的共生体系能显著提升养分吸收效率，但低营养条件下AMF如何调控根际微生态仍不明确。更令人困惑的是，这种调控是否通过改变细菌群落来增强植物抗氧化能力尚缺乏系统研究。

安徽农业大学生命科学学院的研究团队通过温室盆栽实验，首次揭示了Claroideoglomus etunicatum(CE)在低营养黄土中重塑烟草根际细菌群落的分子机制。研究发现，AMF接种使烟草株高和鲜重分别提升44.6%和117.7%，同时显著提高超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性。通过Illumina MiSeq测序和共现网络分析，证实AMF通过富集Proteobacteria(28属)、Chloroflexi(16属)等有益菌群，构建更复杂的微生物互作网络(节点连接度提升32%)。结构方程模型(SEM)进一步阐明AMF通过"菌群调控→酶活性增强→抗氧化能力提升"的级联效应改善植物抗逆性。该成果发表于《Advanced Biotechnology》，为微生物肥料开发提供了新思路。

关键技术包括：(1)采用灭菌黄土构建低营养环境(速效磷9.33 mg/kg^-1)；(2)Illumina MiSeq PE300平台进行16S rRNA基因V4区测序；(3)基于RMT算法构建微生物共现网络；(4)通过SEM模型解析多因素关联机制。

3.1 烟草生理及菌根定殖特征
AMF处理组菌根定殖率达96.67%，显著高于对照(13.33%)。接种使烟草根长、株高、孢子密度分别增加73.4%、78.6%和451%，同时降低丙二醛(MDA)含量43%，表明AMF有效缓解了氧化损伤。

3.2 根际细菌群落组成

AMF显著改变菌群结构，使Xanthomonadaceae等有益菌相对丰度提升34.3%，而Arenimonas等潜在病原菌减少。系统发育树显示核心菌群主要来自Proteobacteria(28属)和Actinobacteriota(14属)。

3.3 细菌共现网络

AMF网络平均连接度(avgK)达109.69，显著高于对照，且负相关减少21.6%。模块化分析显示AMF处理组97.31%节点处于网络核心位置，表明菌群稳定性增强。

3.4 功能预测
信号转导和细胞运动等功能途径与Shannon多样性指数显著正相关(Mantel's r>0.20)，说明AMF通过调控菌群功能促进生态位分化。

3.5 SEM模型
路径分析显示AMF通过直接调控菌群结构(λ=0.840)和间接影响酶活性(λ=0.573)双重机制提升植物抗氧化能力，其中细菌多样性对CAT活性的贡献率达15.2%。

该研究证实AMF在低营养条件下通过"富集有益菌群-优化网络结构-激活抗氧化系统"的三级调控模式促进烟草生长。特别值得注意的是，Myxococcota等捕食性细菌的增殖可能参与碳循环调控，这为理解菌根-细菌互作提供了新视角。研究成果对开发基于AMF的生态农业技术具有重要指导价值，未来可进一步探索不同作物-AMF-细菌组合的协同效应。