综述：植物促生细菌的筛选策略：从单一菌株到合成微生物群落

这篇综述系统梳理了植物促生细菌（PGPB）的筛选与应用技术进展，重点探讨了选择性培养基、高通量筛选（HTS）、基因编辑等新型技术的优劣，并创新性提出通过功能组合、机器学习（ML）和人工智能（AI）构建微生物群落的方法，为可持续农业发展提供了理论支撑。

　　

Abstract

植物促生细菌（PGPB）通过直接或间接机制促进植物生长并增强抗逆性。传统分离技术依赖选择性培养基，但存在培养条件单一、效率低下等局限。高通量筛选（HTS）结合微流控技术和自动化平台，可实现数千菌株并行分析，显著提升PGPB发现效率。CRISPR-Cas⁹等基因编辑工具的应用，使得定向改造菌株代谢通路成为可能，例如增强ACC脱氨酶活性以降低乙烯胁迫。

微生物群落的协同效应

单一PGPB菌株的作用机制已被广泛研究，如固氮、溶磷、产铁载体等。但自然环境中微生物通过群体感应（QS）形成功能网络，例如根瘤菌与丛枝菌根真菌的共生可提升宿主氮磷吸收效率达30%。实验证明，含芽孢杆菌（Bacillus spp.）和假单胞菌（Pseudomonas spp.）的组合群落，比单一菌株更能显著提高小麦生物量（p<0.05）。

人工智能驱动的群落设计

机器学习算法通过分析宏基因组数据，可预测菌株间正/负相互作用。深度学习模型如卷积神经网络（CNN）已用于优化群落组成，其输入参数包括pH耐受范围、碳源利用谱等15维特征。IBM开发的"Microbiome Atlas"平台整合了超过2万株PGPB的表型数据，但当前模型仍受限于微生物-植物互作数据的稀疏性。

商业化挑战与前景

全球PGPB市场年增长率达12.3%，但产品稳定性是主要瓶颈。微胶囊化技术可将菌体存活率提升至90%以上，而纳米载体能精准递送菌群至根际。未来需建立跨学科研究框架，整合合成生物学与生态理论，破解群落装配的"黑箱"难题。