摘要
环境压力会引发微生物群落的复杂适应性变化，但社会网络动态与代谢策略之间的关联仍不甚清楚，这限制了我们构建稳定合成微生物组的能力。本研究显示，镉压力会导致土壤细菌共存网络的结构简化，其连通性降低了48.5%。体外实验进一步表明，在镉暴露条件下，生物膜内的协作互动增加了93%。这种生物膜相关协作的变化伴随着生理模式的改变，包括EPS合成增加了45.9%，而群落二氧化碳排放量则减少了13.7%。重要的是，我们的分析表明，协作互动的强度与特定的细胞外基质分布模式有关。高强度的协作与富含多糖的基质比例较高相关，而这在体外实验中提升了镉的固定效率。利用这些基于互动模式的特征，我们构建了一个合成核心群落，在概念验证的水培系统中调控了根际微生物组，使水稻叶片中的镉积累减少了52.9%。这些发现支持这样一种概念框架：生物膜可作为社会整合的场所，并促使细胞外基质的生成发生改变，从而为构建具有抗压能力的微生物组提供基于互动模式的依据。
图形摘要
镉压力会导致微生物共存模式简化，同时增加生物膜内的协作互动，进而促进细胞外基质的产生以及镉的固定。基于这些互动模式，一个由六种菌株组成的合成群落在概念验证系统中使水稻幼苗中的镉积累减少了52.9%。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
数据可用性声明
支持本研究的序列数据已存储在NCBI中，登录号为PRJNA1234525和PRJNA1272264。图表级别的源数据、成对互动矩阵、EPS及镉固定相关数据集，以及用于网络分析的代码，均可在Figshare上获取，网址为https://doi.org/10.6084/m9.figshare.32323785。
