《Frontiers in Microbiology》：Niche-specific maize microbiomes enhance productivity and nitrogen uptake under intercropping
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本研究揭示玉米-大豆间作通过重塑植物生态位特异性微生物组（细菌/真菌）促进玉米生长的新机制。间作显著提高玉米生物量（264.00±9.85 kg ha?1）和氮含量（根氮提升62.7%），并驱动叶际、根内等8个生态位微生物群落重组。研究发现变形菌门（Proteobacteria）等关键类群与植物氮吸收呈正相关，而微生物多样性变化呈现器官特异性规律，为微生物组导向的作物管理提供新靶点。
引言
玉米作为全球主要粮食作物，长期单作模式依赖高水肥投入，引发土壤板结等环境问题。豆科-禾本科间作通过生物固氮提升土壤氮有效性，使玉米籽粒氮吸收量提高约30%，但微生物机制尚未明确。本研究聚焦玉米-大豆间作系统，采用高通量测序分析8个生态位（包括叶表、根内等）微生物群落，探讨微生物组重组与氮素利用的关联。
材料与方法
试验于2022年春在辽宁昌图开展，设置单作（MM）与间作（IM）处理，玉米吐丝期采样。通过16S rRNA（V5-V7区）和ITS1测序分析微生物群落，利用PCoA和PERMANOVA评估群落结构差异，并计算微生物多样性与植物性状的Pearson相关性。
结果
玉米生物量与氮含量
间作系统玉米总生物量（264.00±9.85 kg ha?1）显著高于单作，根与叶部氮含量分别提升62.7%和58.6%，而茎部无显著变化（图1）。
微生物群落多样性
细菌α多样性在叶表、叶内和根内生态位降低，真菌多样性在叶内和茎表升高（图2）。PCoA显示间作显著改变群落结构，以上下部分层为主（图3）。
微生物群落组成
间作根内富集黄杆菌属（Flavobacterium），单作根内以Massilia为主；茎内Pantoea、叶表Frigoribacterium为间作标志菌属（图4）。真菌中Exophiala等类群在间作根内占优，单作叶表以Papiliotrema为特征。
微生物特性与植物性状关联
细菌多样性与生物量呈负相关（如叶内细菌多样性与总氮负相关），而真菌多样性多呈正相关（如叶表真菌与总生物量正相关）（图5）。Proteobacteria（占比>50%）和Ascomycota（占比>40%）为促进氮吸收的核心类群（图6）。
讨论
间作通过生态位特异性微生物重组优化玉米氮素分配，其中根内黄杆菌可能参与氮磷转化，叶表Cladosporium等真菌增强抗逆性。微生物功能预测显示地下细菌以尿素分解为主，地上富集固氮菌，暗示功能互补。研究提出通过微生物接种与间作设计协同提升作物生产力的新策略。
结论
间作驱动玉米全株微生物组重构，形成以Proteobacteria、Bacteroidota和Ascomycota为核心的功能集群，通过生态位特异性调控实现作物生长与氮吸收协同提升，为农业微生物组工程提供理论依据。
