利用具有功能互补性的合成微生物群落来促进玉米的生长和田间表现

《Plant and Soil》：Harnessing a synthetic microbial community with functional complementarity for improved maize growth and field performance

合成微生物群落调控玉米根际微生物促进养分吸收及产量提升研究。合成菌群H3（Burkholderia sp. GD3, Pseudomonas sp. YS3, WY3）通过功能互补形成高生物量生物膜，响应植物根分泌物MBOA/HMBOA促进生长，田间试验证实可显著提高玉米产量、籽粒品质及抗逆性。

　　

摘要

目的

植物释放到土壤中的根际分泌物在调节微生物群落方面起着关键作用，从而有助于植物更好地吸收限制性营养物质。因此，利用能够与植物根际分泌物产生积极相互作用的合成微生物群落（SynCom）是实现可持续农业的一种有前景的策略。本研究旨在开发一种基于SynCom的玉米生物肥料。

方法

分析了不同土壤类型中玉米根际微生物的多样性，并对有益菌株进行了功能筛选。通过交叉喂养实验评估了它们之间的互惠作用，并通过结晶紫染色法量化了SynCom生物膜的形成情况。在共培养条件下，研究了SynCom对根际分泌物（6-甲氧基-2-苯并氧唑啉酮[MBOA]和2-羟基-7-甲氧基-1,4-苯并氧唑嗪-3-酮[HMBOA]的响应。通过幼苗接种测试了植物生长促进效果，并在田间条件下评估了该生物肥料的产量、穗部性状和籽粒品质。

结果

棕色土壤支持了最丰富的微生物多样性。从棕色土壤条件下培养的玉米根际中分离出了三种有益菌株，包括具有固氮和双重解磷能力的Burkholderia sp. GD3、能够溶解有机磷的Pseudomonas sp. YS3以及能够溶解无机磷的Pseudomonas sp. WY3。由GD3、YS3和WY3三种菌株组成的SynCom H3形成了比单独菌株更密集的生物膜，且生物量显著更高。玉米根际分泌物促进了SynCom H3的生长，表明其被植物根系主动招募。SynCom H3的接种显著提高了玉米幼苗的生长，增加了玉米产量，改善了穗部性状，并提升了籽粒品质。

结论

本研究描述了合成微生物群落内部的功能互补性和动态调节机制，提出了一种新的策略——特别是通过部分替代的创新方法——来开发可持续生物肥料，从而有效减少对化学肥料的依赖。