综述：植物微生物组：植物健康与生产力的关键驱动因素

这篇综述系统阐述了植物与微生物组（Microbiome）的互作机制及其在农业与环境中的应用价值，重点解析了根际（Rhizosphere）、叶际（Phyllosphere）和内生菌（Endophytes）三大生态位中PGPR（植物根际促生菌）、菌根真菌等微生物通过固氮、激素合成和抗逆性调控促进植物生长的分子机制，为可持续农业和生态修复提供了理论依据。

　　

Abstract

植物与微生物组的互作网络是近年来农业与环境领域的研究热点。微生物通过固氮、激素分泌和抗病防御等机制，显著提升宿主植物的生产力与适应性。根际促生菌（PGPR）如Pseudomonas和Rhizobium通过分泌生长素（IAA）、溶解磷酸盐等直接促进植物生长；而菌根真菌（Mycorrhizae）则通过扩展根系吸收面积增强水分和养分获取。叶际微生物（Phyllosphere）则参与全球碳循环，其群落结构受黑碳颗粒等环境污染物显著影响。

Introduction

植物微生物组被划分为内生菌（Endophytes）、叶际和根际三大生态位。内生菌定殖于植物维管组织，能合成与宿主同源的代谢物（如次生代谢物），并通过激活氮₂固定基因簇（如nif基因）促进非豆科作物生长。根际微生物的多样性极高，1克土壤含超百万种细菌基因组，其中PGPR（如Bacillus和Azotobacter）通过ACC脱氨酶降低乙烯胁迫，提升植物耐盐性。叶际微生物则通过降解大气污染物（如多环芳烃）参与城市生态修复。

Abiotic stress

盐碱、干旱等非生物胁迫会重塑微生物群落结构。例如，干旱条件下，PGPR通过分泌胞外多糖（EPS）维持根际水膜；而内生真菌（如Fusarium oxysporum）可激活宿主SOD酶系统以清除活性氧（ROS）。值得注意的是，转基因植物通过改变根分泌物（如黄酮类）可定向富集有益菌群。

Urbanization

城市化导致的空气颗粒物（PM_2.5）会显著降低叶际微生物多样性，但某些变形菌门（Proteobacteria）能降解多环芳烃（PAHs）。研究指出，黑碳污染使叶际菌群中放线菌（Actinobacteria）占比提升3倍，这可能与其降解芳香烃的cat基因簇有关。

Conclusion and future prospects

微生物组工程将成为农业可持续发展的核心策略。未来需结合多组学（如宏基因组Metagenomics）解析微生物-植物互作的关键信号通路（如MAPK级联反应），并开发基于菌群调控的智能肥料（如包埋PGPR的纳米颗粒）。此外，城市微生物组的生态服务功能亟待深入探索。