丛枝菌根真菌调控细香葱根际与内生细菌群落稀有类群及网络复杂性的机制研究

本研究针对丛枝菌根真菌(AMF)如何影响细香葱(Allium schoenoprasum L.)根际与内生稀有细菌群落这一科学空白，通过接种Rhizophagus irregularis等三种AMF菌株的对照实验，结合qPCR和Illumina测序技术，发现AMF显著提升植物表型性状并改变功能基因(cbbLR、phoD等)表达，揭示了AMF通过调控稀有类群构建差异化微生物网络的生态机制，为农业微生物组定向调控提供新思路。

　　

在可持续农业发展的背景下，丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)作为植物根系的"天然盟友"，其调控土壤微生物组的机制一直是学界关注焦点。细香葱(Allium schoenoprasum L.)作为富含生物活性物质的药用植物，其根际微环境却鲜有研究。特别值得注意的是，土壤微生物群落中占比不足20%的稀有类群(rare taxa)虽数量稀少，却被认为是生态系统的"基因储备库"，对维持微生物网络稳定性和功能冗余具有关键作用。然而，AMF如何影响这类"微生物暗物质"在根际与植物内部的分布规律，仍是未解之谜。

安徽农业大学的研究团队为此设计了严谨的对照实验，选取生态意义显著的三种AMF菌株——Rhizophagus irregularis、Diversispora epigaea和Funneliformis mosseae，通过20重复的随机区组设计，结合实时定量PCR和Illumina MiSeq高通量测序技术，系统解析了AMF接种对细香葱生长表型、稀有微生物群落及功能基因表达的影响。研究论文发表在《Rhizosphere》期刊，为农业微生物组工程提供了理论依据。

关键技术方法包括：采用玉米作为宿主植物扩增AMF接种体；设置灭菌接种物对照组(CK)；通过Illumina MiSeq测序分析细菌群落；运用qPCR定量功能基因(cbbLR、amoA、phoD)表达；基于网络分析评估微生物互作复杂性。

【AMF colonization and plant growth parameters】
研究发现三种AMF菌株均显著提升细香葱生长指标，其中R. irregularis处理的株高(26.05±2.88 cm)比对照(8.59±1.60 cm)提高3倍，且具有最高侵染率(67.8%)但较低侵染强度。D. epigaea在促进地下部鲜重方面表现最优，说明不同AMF菌株存在功能分化。

【Effects of different AMF species on plant growth and soil microbial diversity】
根际稀有类群呈现更高的扩增序列变异(ASVs)独特性，而内生菌群落中关键类群丰度显著增加。功能基因分析显示，AMF接种显著提升碳固定关键酶cbbLR基因和磷代谢相关phoD基因表达，但氨氧化基因amoA保持稳定，表明AMF优先调控碳磷循环。

【Conclusion】
该研究首次揭示AMF通过"双通道"机制塑造微生物组：在根际通过增加稀有类群多样性构建复杂网络，在内生环境则富集特定功能菌群。特别是R. irregularis在促进植物生长与维持微生物网络稳定性方面展现出突出优势。这些发现不仅深化了对AMF-植物-微生物三方互作的理解，更为开发基于稀有微生物资源利用的生态农业技术提供了新视角。

研究还发现根际细菌网络的复杂性显著高于内生环境，这种"外紧内松"的群落构建模式可能与植物免疫调控策略有关。作者团队在讨论中指出，AMF诱导的稀有类群动态变化可能通过"微生物保险效应"增强系统抗逆性，这为应对气候变化下的农业挑战提供了潜在解决方案。