aBIOTECH评述 | 解码根系微生物组，推动农业可持续发展

根系相关的微生物群落影响作物的健康和生产力。植物可以从土壤中选择性招募有益微生物，并积极平衡微生物诱导的植物生长和抗逆增强。定量微生物组分析（Quantitative microbiome profiling, QMP）已经被作为估计根际微生物组的特定微生物负载变化的手段。QMP方法的数据可以更紧密地与植物的发育和/或功能相关。

近日，南京师范大学生命科学学院戴传超团队和华南农业大学王孝林团队在aBIOTECH上发表评述文章“Decoding the microbiome for sustainable agriculture”，指出利用定量微生物组分析（QMP）以解码微生物组促进可持续农业的可行性。该评述文章点评了王二涛团队发表在Nature Communications的最新研究成果（Dynamic root microbiome sustains soybean productivity under unbalanced fertilization）——使用QMP量化了大豆根际微生物组在不平衡施肥条件下的动态过程，并提供了利用特定合成群落（SynComs）维持作物生产力的证据。

该评述指出基于QMP数据集的SynComs设计可以为植物应对多种环境胁迫的挑战开辟新的视角并提出了展望。一、根际接种量对进一步增强植物生长至关重要。通过QMP获得的特定微生物负载的时间动态可能为优化不同植物发育阶段的接种量提供可靠的指导。二、整合多组学技术是阐明环境调控的植物表型-植物微生物组互作的另一种有前景的方法。因此，进一步将QMP与植物组学（例如digital RNA sequencing, quantitative proteomics, quantitative metabolomics 和 field phenomics）结合起来，以整合微生物组装、植物基因、生理和表型变化的定量信息，加速解码微生物组用于作物育种的过程。

此外，文章还提出另一个亟需解决的问题：如何获得微生物组以实现可持续生产，因为现代作物的有益微生物受到了包括施肥和灌溉在内的农业实践的影响。已有科学家提出再野化植物微生物组可能是获取功能性微生物的一种方法。未来，针对多种环境胁迫再野化作物微生物组可能会成为发展可持续农业生态的重要方式。通过量化这些微生物组的动态变化并识别核心微生物分类群，最终可能建立一个胁迫耐受的“微生物资源库”（图1）。这些努力将不仅拓宽我们对微生物接种剂的认识，还将提供一种有前景的策略，用于改变农业生产模式以应对全球气候变化。

图1 解码可持续农业微生物组框架

南京师范大学生科院青年教师孙凯为该论文的第一作者，张伟副教授参与了论文的撰写和修改。南京师范大学生科院戴传超教授和华南农业大学王孝林教授为论文的共同通讯作者。在此衷心感谢华南农业大学林学与风景园林学院谢贤安副教授和江苏省中国科学院植物研究所周佳宇副研究员在写作过程中给予的建议和帮助。

引用本文：Sun, K., Zhang, W., Wang, X. et al. Decoding the microbiome for sustainable agriculture. aBIOTECH (2024). https://doi.org/10.1007/s42994-024-00162-8

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