Nature Commun:南京林业大学国家优青李孝刚团队,多组学+合成菌群(高级配图):干旱区树木定植过程中的菌根定植取决于土壤微生物的协作

为了探究干旱环境下菌根化建立的微生物驱动力研究人员深入分析了土壤到外生菌根连续体中的微生物群落动态。凝聚力指标分析揭示随着干旱程度的加剧外生菌根际中的真菌与细菌之间的合作相互作用被特异性地增强而竞争相互作用则被抑制。随机森林和广义相加模型进一步证实外生菌根际细菌群落及其与真菌的正向凝聚力是决定外生菌根定殖的最关键因素。基于这一发现研究团队利用共现网络和环境过滤策略从极端干旱环境的外生菌根际中精准筛选出34个与定殖高度相关的关键细菌候选物并成功分离纯化出对应的菌株。通过体外对峙培养研究人员最终确定了九株具有显著促生能力的细菌并将其构建为合成微生物群落。随后的温室盆栽实验提供了决定性的功能证据在单独接种外生菌根真菌的基础上共接种该合成微生物群落使杨树的外生菌根定殖率实现了翻倍增长并显著提升了植物的株高和生物量。更重要的是在添加了干旱区抑制性土壤提取物的模拟胁迫环境中合成菌群依然能够有效逆转环境对菌根形成的抑制作用维持植物的正常生长。这一系列实验不仅在生态学层面证实了跨界微生物互作的必要性也为利用靶向微生物组工程提升旱区造林成功率提供了极具潜力的应用方案。