《Applied and Environmental Microbiology》：Translational microbiomes in agriculture: microbial communities as tools to effect host and system health for improved crop production
编辑推荐：
这篇综述系统阐述了农业微生物组从基础研究到田间应用的转化路径。文章聚焦微生物群落作为诊断工具（如Anna Karenina Principle/AKP）和干预策略（合成群落/SynComs、益生元、益生菌等），强调通过精准农业实现作物"个性化治疗"，在提升粮食安全的同时减少合成制剂使用，推动农业可持续发展。
微生物组作为系统健康诊断工具
微生物群落本身可作为农业系统健康的灵敏指示器。研究发现植物微生物组存在健康（eubiosis）与失调（dysbiosis）两种状态，其中安娜·卡列尼娜原则（Anna Karenina Principle, AKP）是诊断植物应激的重要模式：健康微生物组具有确定性，而失调微生物组则表现出更高的随机性（beta多样性离散度增加）。这种模式在热激土壤、青枯病番茄根际等场景中均有体现，不过线虫感染等特定条件下会出现"反AKP"现象。
诊断指标还包括alpha多样性变化、病原相关分子模式（PAMPs）、效应因子基因等微生物基因的丰度，以及宿主转录因子（如MYB72）对微生物组装的调控。尽管宏基因组学能精准检测快速进化的病原体，但omics技术成本仍是田间应用的瓶颈。
干预策略：从添加剂到传代育种
合成群落与添加剂
合成微生物群落（SynComs）通过解构和重组核心微生物，搭建了基础研究与应用之间的桥梁。例如甘蔗微生物组中基于丰度设计的SynComs成功定殖并提升生物量。益生元（如几丁质、腐殖酸）通过选择性富集有益菌群（如根瘤菌、丛枝菌根真菌）增强土壤功能；而益生菌（如Sphingomonas melonis ZJ26）可直接抑制病原体。噬菌体作为特异性强、安全性高的生物防治工具，在防治马铃薯软腐病等病害中展现潜力，其中巨型噬菌体（jumbo phages）因其独特抗宿主免疫机制备受关注。
微生物组传代
通过多代选择性压力塑造微生物群落功能的方法被称为微生物组传代。在干旱胁迫下对小麦根际微生物进行6代传代，可使干旱症状延迟5天出现；水稻盐胁迫传代实验则使种子产量提升55%-205%。研究表明传代效果需经历群落不稳定到遗传稳定的两阶段过程，且宿主基因型对功能维持有关键影响。
农业管理实践
耕作强度、施肥类型、作物轮作等农事操作会像传代实验一样对微生物组施加选择压力。减少耕作强度可增加土壤微生物量，但植物响应不一致；有机肥会改变微生物组成，却不总带来产量提升。值得注意的是，动物粪肥可能引入抗生素抗性基因（AMR），而充分堆肥可降低该风险。作物基因型是微生物组组装的关键驱动力，这为微生物组导向的育种提供了理论基础。
种子微生物组
种子携带的微生物群落（细菌、真菌、古菌、病毒）可通过垂直传播影响后代健康。这些微生物不仅能促进种子萌发和幼苗建成，还通过竞争排斥和诱导抗性抵御病原。马铃薯种薯、洋葱鳞茎等无性繁殖器官同样具有类似种子的微生物传播功能。种子微生物接种（如Trichoderma、Bacillus）已成为减少化学农药使用的有效策略，同时微生物群落对作物风味物质（terroir）的形成也有贡献。
展望与挑战
实现微生物组的精准农业应用需要开发作物"个性化治疗方案"。当前挑战包括体外与田间试验结果脱节、微生物产品标准化评价体系缺失、种植者接受度等问题。解决方案包括开展长期原位试验、建立微生物产品监管框架、通过参与式研究增进农户信任。有机农户因对合成制剂的限制，已成为微生物组技术最积极的实践群体。
