土壤微生物组对草莓生长及营养代谢的调控机制与农业应用价值

这篇研究揭示了草莓根际微生物组（rhizosphere microbiome）通过调控氮素代谢和微量元素平衡影响植株健康的关键机制。通过16S rRNA测序和共现网络分析，发现健康植株富集Microvirga（与氮吸收正相关），而衰弱植株中JG30-KF-CM45与铁锰锌铜过量积累显著相关。研究为微生物组定向调控（PGPR）提升作物生产力提供了理论依据。

　　

1 Introduction

草莓（Fragaria × ananassa）作为对土壤敏感的作物，其根际微生物组通过营养循环（如氮磷钾）和激素调控（如生长素auxin）直接影响植株健康。近年研究发现，相同土壤条件下草莓生长差异可能与微生物群落结构相关，特别是Pseudomonas、Microvirga等菌属通过促进养分吸收和抗病性发挥作用。

2 Materials and methods

实验选用佛罗里达州两种主栽草莓品种，在标准化管理的砂质土壤中种植。通过叶片形态（叶色、冠幅）划分健康组（H）与衰弱组（UH），采用16S rRNA基因测序（V4区，Illumina MiSeq平台）分析根际微生物组，结合ICP检测叶片营养元素。共现网络分析使用Spearman秩相关（|r_s|>0.5，FDR校正p<0.05）。

3 Results

3.1 营养表型差异

H组叶片氮浓度显著更高（p=0.006），而UH组铁锰锌铜积累过量（p<0.05）。

3.2 微生物组特征

两组α多样性无差异，但β多样性显著分离（Bray-Curtis，p=0.05）。H组富集Microvirga（p=0.005）和S0134 terrestrial group，UH组JG30-KF-CM45丰度激增（p<0.001）。

3.3 营养-菌群关联

Microvirga与氮正相关（p=0.048），与锰锌铜负相关；JG30-KF-CM45则完全相反（铁锰锌铜p<0.05）。

3.4 微生物互作网络

H组模块化值更高（0.71 vs 0.46），Microvirga与Paenibacillus协同；UH组竞争性互作主导，Pseudomonas成为竞争核心。

4 Discussion

Microvirga可能通过固氮和碳代谢促进草莓健康，其与Paenibacillus的协同作用增强群落稳定性。UH组中JG30-KF-CM45驱动的微量元素失衡会抑制光合作用（PSII损伤）并诱发氧化应激，这与叶片黄化表型一致。共现网络揭示UH组低模块化反映生态位崩溃，类似草莓黄萎病土壤的微生物特征。

5 Conclusion

该研究阐明根际微生物组通过菌群互作（如Microvirga-JG30-KF-CM45拮抗）调控草莓营养稳态的机制，为微生物肥料开发提供靶点。未来需通过合成菌群（SynComs）实验验证因果性，推动精准农业应用。