综述：微生物群落与耐旱性：迈向农业生态可持续性的范式转变

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Microbial consortia and drought tolerance- A paradigm shift towards agro-ecological sustainability

植物与微生物互作缓解干旱胁迫机制及未来技术路径

　　

摘要

干旱胁迫是影响植物生长、发育和经济产量的主要环境因素之一，尤其是在脆弱地区。传统上，植物对水资源短缺的反应往往伴随着产量受限的权衡问题，因此迫切需要可持续的策略来提高作物的抗逆性。此外，作物产量下降、通货膨胀上升、疾病周期突然变化、频繁的昆虫和害虫压力以及其他社会经济问题共同影响了全球粮食生产，对不断增长的人口的营养安全构成了威胁。应对这些挑战需要紧急的气候适应措施、改进的水资源管理以及政策创新，以确保未来的粮食安全。本文综述了有益的植物-微生物相互作用在缓解干旱胁迫方面的原理，并强调了利用这些有益微生物（尤其是微生物联合体）作为实现农业生态可持续性的综合方法。文章介绍了植物如何通过改变根系分泌物和根际化学环境来有目的地招募耐逆微生物，以及这种改变的环境如何促进这些微生物之间的协同作用。微生物联合体通过多种关键机制提升植物在胁迫环境下的表现，包括合成渗透保护物质、产生胞外多糖以改善水分保持能力、形成生物膜、调节激素水平、增强抗氧化防御机制以及在干旱条件下改善养分转运。在多种作物中的田间应用表明，这种联合体在生长、产量和生理健康方面均表现出更好的效果。然而，由多种具有促进植物生长特性的微生物组成的联合体比单一微生物更有效地缓解干旱胁迫的影响。应用定制的微生物联合体是一种高效且环保的方法，可以减轻干旱造成的损失，减少化学物质的使用，并推动气候适应性农业的发展。为解决配方和施用方面的挑战，需要先进的生物技术干预。开发SynComs（微生物联合体）、利用CRISPR/Cas9技术改良微生物，以及应用人工智能和多组学技术来开发高效且针对特定作物的微生物接种剂，将是未来高效农业系统的关键。