综述：叶际合成微生物群落：植物保护的新前沿

这篇综述系统阐述了叶际合成微生物群落(PMS)在植物健康促进中的前沿进展，通过整合生态进化理论指导SynCom设计，重点探讨了其在植物生长促进、胁迫耐受及病原抑制中的多重机制（如ISR诱导、营养增效），为开发下一代微生物接种剂提供了理论框架。

　　

叶际合成微生物群落：植物保护的新前沿

背景

叶际作为地球表面最大的微生物栖息地之一，蕴藏着丰富的微生物多样性。研究表明，叶际附生细菌通过促进养分吸收、抵御病原体和增强环境胁迫抗性等机制显著提升植物健康。近年来，通过将叶际相关微生物组装成合成微生物群落(SynCom)，可模拟或增强自然微生物种群功能。叶际调控合成群落(PMS)这一新兴领域展现出改善植物适应性和保护力的巨大潜力。

构建策略

PMS开发主要采用三种方法：

1. 自上而下法：从复杂自然群落中分离培养核心菌株（如变形菌门Pseudomonas），通过简化保留生态功能。例如从棉花叶际分离的7株耐旱菌群显著提升植株脯氨酸积累。
2. 自下而上法：基于功能筛选特定菌株，如能产生抗菌肽的芽孢杆菌(Bacillus spp.)，在番茄中实现70%灰霉病抑制率。
3. 整合策略：结合宏基因组数据和培养组学，如从野生龙舌兰中筛选12株核心菌构建的SynCom使栽培种糖度提升75%。

生态进化基础

最新研究强调将群落组装理论融入SynCom设计：

• 优先效应：早期定殖的假单胞菌(Pseudomonas)可塑造后续群落结构
• 功能冗余：含48个菌株的SynCom通过放线菌(Actinobacteria)与厚壁菌(Firmicutes)互补维持拟南芥叶际稳态
• 本地适应：源自野生近缘种的菌群在龙舌兰中形成更复杂的碳代谢网络

应用优势

1. 生物胁迫防控：

• 柳树叶际假单胞菌SynCom使甲虫幼虫死亡率提升56%
• 含Trichoderma harzianum的复合菌群通过表面素(fengycin)抑制葡萄孢菌(Botrytis)

1. 非生物胁迫缓解：

• 棉花叶际菌群通过ACC脱氨酶调控乙烯通路，使干旱条件下生物量增加40%
• 硒超积累植物来源的芽孢杆菌群落使小白菜硒含量提升50%

1. 系统抗性诱导：

• 番茄细胞分裂素(CK)富集环境下，芽孢杆菌SynCom激活JA/SA防御通路

挑战与展望

当前瓶颈包括：

• 培养限制：仅2%叶际微生物可实验室培养
• 群落不稳定：UV敏感菌株在田间的存活率不足10%
  新兴解决方案涵盖：
• 封装技术：海藻酸盐-膨润土微胶囊使Pseudomonas putida叶际定殖率提高12.5倍
• 基因回路：CRISPR编辑的群体感应系统增强菌群协同

未来需建立标准化菌种库，并通过多组学整合解析菌群-植物-环境互作网络。叶际SynCom作为"活的生物制剂"，或将重塑可持续农业实践。