基于宏基因组学的温室番茄土壤微生物组与果实重量关联性研究：理化参数与功能基因的双重视角

本研究针对温室番茄生产中土壤微生物组与果实重量的关联机制，采用Illumina平台全基因组鸟枪法宏基因组测序技术，对比分析了高产（197g±26g）与低产（148g±33g）系统的根际/非根际土壤微生物组。研究发现Proteobacteria、Actinobacteria等核心菌群及Cu、Zn、P等营养元素是影响番茄产量的关键因素，其中Amphiplicatus、Bacillus等特定菌属与氨基酸代谢基因（占比60%）显著正相关大果重，为精准农业微生物调控提供理论依据。

　　

番茄作为全球第二大蔬菜作物，其产量与品质高度依赖土壤微生物组的调控。然而，在温室连续耕作系统中，微生物群落如何响应不同产量表现？哪些关键菌群和土壤参数决定果实重量？这些问题尚未得到系统解答。巴西作为南美最大番茄生产国（年产量360万吨），其温室系统的微生物-植物互作机制研究具有重要实践意义。

来自巴西的研究团队选取Cap?o Bonito地区两个产量差异显著的温室（大果重197g±26g vs 小果重148g±33g），采用Illumina平台全基因组鸟枪法宏基因组测序（whole-genome shotgun sequencing），结合非度量多维尺度分析（NMDS）和网络分析，揭示了土壤微生物组与番茄产量的关联机制。

关键技术包括：1）根际/非根际土壤样本的16S rRNA和ITS测序；2）土壤理化参数（Cu、Zn、P、Mg、OM、CEC）检测；3）微生物功能基因注释；4）基于ASV（扩增子序列变体）的α/β多样性分析。

微生物群落差异
通过ASV分析发现，高产温室特有63个细菌ASV和28个根际ASV。Proteobacteria（31.2%）、Actinobacteria（22.7%）、Acidobacteria（18.3%）和Ascomycota（41.5%）构成核心微生物群，其中真菌多样性在耕作土壤中显著降低，显示农业活动对真菌群落的抑制效应。

关键环境驱动因子
NMDS分析表明，Cu（r²=0.82）、Zn（r²=0.79）、P（r²=0.75）和有机质（OM）是微生物群落分异的主要驱动力。高产系统土壤的阳离子交换容量（CEC）显著高于低产系统（p<0.05）。

核心功能菌群
网络分析鉴定出Ensifer、Mesorhizobium（Proteobacteria）和Aspergillus rugulosus等低丰度"枢纽物种"。大果重样本中，60%微生物基因富集于氨基酸代谢通路，特别是支链氨基酸合成相关基因。

讨论与意义
该研究首次阐明温室番茄系统中微生物功能基因与果实重量的定量关系：1）特定菌群（如Amphiplicatus）通过增强养分转化效率促进产量；2）Cu/Zn等微量元素通过调控微生物酶活性间接影响果实发育；3）真菌群落的简化可能是农业集约化的副产物。研究成果为开发基于微生物组调控的精准施肥策略提供了分子靶点，对解决连作障碍等农业问题具有重要参考价值。