基于本土植物生长促进根际细菌合成菌群SynCom-114在马铃薯微体至田间多场景增产中的效应与机制

《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》：A native PGPR SynCom boosts potato micropropagation, minituber production, and ware tuber yield and quality via convergent mechanisms

　　摘要**背景**马铃薯（*Solanum tuberosum* L.）是世界第四大重要粮食作物，但其传统生产严重依赖农业化学投入品，这些投入品可能对土壤健康和微生物多样性产生不利影响。在此，我们从本地植物生长促进根际细菌（PGPR）中构建了一个七菌株细菌合成菌群（SynCom-114），并评估了其在三种马铃薯生产场景中的效果：微型植株生长、微型薯块生产和田间商品薯块生产。**结果**在'济张薯12'中对1013个菌株组合进行初步筛选，获得了六个候选SynComs，通过跨品种验证确定了七成员SynCom-114作为最终菌群。SynCom-114由芽孢杆菌属A42（*Bacillus* sp. A42）、金黄色杆菌属R19（*Chryseobacterium* sp. R19）、小杆菌属R17（*Arthrobacter* sp. R17）、膜杆菌属B81（*Hymenobacter* sp. B81）、普里埃氏菌属188（*Priestia* sp. 188）、假单胞菌属BP16（*Pseudomonas* sp. BP16）和白螺旋菌属W39（*Niveispirillum* sp. W39）组成，在所有五个品种中均持续促进微型植株生长。在盆栽实验中，SynCom-114使每株合格微型薯块数量增加70.97%，重量增加101.35%。在2024年'济张薯12'田间试验中，SynCom-114使商品薯块总产量增加77.47%，合格可市场商品薯块产量增加100.79%；在2025年'黄心226'试验中，相应增幅分别为43.55%和37.59%。两次田间试验中薯块淀粉和维生素C含量均有所增加。SynCom-114与根际酶活性增加以及有效氮、有效磷和土壤有机质含量增加相关。在盆栽实验中，SynCom-114还与细菌和真菌群落结构变化以及候选关键物种富集相关，这些候选关键物种与微型薯块性状呈正相关。分段SEM分析表明，SynCom-114到细菌和真菌候选关键物种的显著正向路径，而只有将微生物复合体与根际土壤养分-酶状态联系起来的细菌途径是显著的。这一模式与细菌群落变化在微型薯块表现中的潜在中介作用相一致。**结论**本研究建立了一种基于微体快速构建有效SynComs的策略，并提供证据表明，单一本地PGPR菌群可以通过整合的生理、土壤和微生物组介导过程，在三种生产场景——微体、微型薯块生产和田间商品薯块生产——中持续改善马铃薯产量。**图形摘要**