综述：合成微生物群落用于研究和工程化树木微生物组的挑战与机遇

这篇综述系统探讨了利用合成微生物群落(SynComs)研究和调控树木微生物组的前景与挑战，重点阐述了树木微生物组的独特性、研究方法学瓶颈及未来三大研究方向（建立模型树种、开发菌种库、优化接种技术），为应对气候变化下树木健康危机提供了微生物组工程解决方案。

　　

树木及其微生物组的重要性

作为生态系统的支柱，树木在自然和城市环境中面临日益严峻的气候变化与人类活动威胁。与草本植物相比，树木具有寿命长、体型大、木质化组织等特征，其微生物组（microbiota）在根系、叶际和茎干等组织呈现高度异质性。根系微生物通过菌根共生体（mycorrhizal symbionts）促进养分获取，叶际微生物（phyllosphere microbiota）则参与碳固定与大气调节，而茎干微生物在甲烷氧化等过程中发挥作用。然而，树木微生物组的稳定性、环境适应机制以及与宿主的互作模式仍是未解之谜。

树木微生物组研究的特殊挑战

树木研究面临四大核心瓶颈：生命周期漫长导致全发育阶段实验难以实施；环境因素强烈影响微生物群落组装；微生物功能冗余性高；树木免疫机制研究滞后。相较于拟南芥等模式植物，树木缺乏高质量参考基因组和遗传工具，且木质化组织取样困难。现有商业生物接种剂（bioinoculants）如菌根真菌制剂效果不稳定，亟需建立标准化评估体系。

树木SynComs的机遇与研究重点

合成微生物群落（SynComs）通过简化微生物系统，为解析树木-微生物互作提供了全新工具。其应用方向包括：基础研究（揭示群落组装规律）和应用开发（设计功能型接种剂）。已有研究表明，土壤微生物移植可提升树苗气候适应性，内生真菌接种能增强松树抗病性，但针对树木的特异性SynComs仍属空白。未来研究应聚焦三大优先领域：

建立模型树种和实验系统

需开发类似拟南芥的标准化树种体系，如杨树（Populus）或栎树（Quercus）。通过微宇宙（microcosm）培养、组织培养苗等技术构建可控微生物定植系统，结合植物园中试基地实现从幼苗到成熟树的连续研究。

开发树木特异性菌种库

采用稀释灭绝法（dilution-to-extinction）等高通量培养技术分离树木相关微生物，重点突破菌根真菌纯培养难题。需配套建立菌株表型-基因组数据库，开发基因编辑工具验证功能基因。

优化SynComs接种方法

探索根灌（root drenching）、茎干注射（stem injection）、无人机喷洒等创新递送方式。关键要确定接种窗口期——苗圃阶段接种可能比成熟树更有效，且需区分预防性干预与应激性处理的适用场景。

SynComs在应对全球挑战中的应用前景

树木微生物组工程有望支撑"万亿棵树"等碳汇计划，通过增强树木抗逆性（drought resistance）、病原体防御（pathogen defense）和养分利用效率（nutrient use efficiency），维护森林生态系统服务功能。该领域突破将直接助力联合国可持续发展目标（SDGs）中气候行动、陆地生物保护等多项议题，为应对全球变化提供微生物组维度的解决方案。