根系相關的微生物群落影響作物的健康和生産力。植物可以從土壤中選擇性招募有益微生物，并積極平衡微生物誘導的植物生長和抗逆增強。定量微生物組分析（Quantitative microbiome profiling, QMP）已經被作為估計根際微生物組的特定微生物負載變化的手段。QMP方法的資料可以更緊密地與植物的發育和/或功能相關。
近日，南京師範大學生命科學學院戴傳超團隊和華南農業大學王孝林團隊在aBIOTECH上發表評述文章“Decoding the microbiome for sustainable agriculture”，指出利用定量微生物組分析（QMP）以解碼微生物組促進可持續農業的可行性。該評述文章點評了王二濤團隊發表在Nature Communications的最新研究成果（Dynamic root microbiome sustains soybean productivity under unbalanced fertilization）——使用QMP量化了大豆根際微生物組在不平衡施肥條件下的動态過程，并提供了利用特定合成群落（SynComs）維持作物生産力的證據。
該評述指出基于QMP資料集的SynComs設計可以為植物應對多種環境脅迫的挑戰開辟新的視角并提出了展望。一、根際接種量對進一步增強植物生長至關重要。通過QMP獲得的特定微生物負載的時間動态可能為優化不同植物發育階段的接種量提供可靠的指導。二、整合多組學技術是闡明環境調控的植物表型-植物微生物組互作的另一種有前景的方法。是以，進一步将QMP與植物組學（例如digital RNA sequencing, quantitative proteomics, quantitative metabolomics 和 field phenomics）結合起來，以整合微生物組裝、植物基因、生理和表型變化的定量資訊，加速解碼微生物組用于作物育種的過程。此外，文章還提出另一個亟需解決的問題：如何獲得微生物組以實作可持續生産，因為現代作物的有益微生物受到了包括施肥和灌溉在内的農業實踐的影響。已有科學家提出再野化植物微生物組可能是擷取功能性微生物的一種方法。未來，針對多種環境脅迫再野化作物微生物組可能會成為發展可持續農業生态的重要方式。通過量化這些微生物組的動态變化并識别核心微生物分類群，最終可能建立一個脅迫耐受的“微生物資源庫”（圖1）。這些努力将不僅拓寬我們對微生物接種劑的認識，還将提供一種有前景的政策，用于改變農業生産模式以應對全球氣候變化。
圖1 解碼可持續農業微生物組架構
南京師範大學生科院青年教師孫凱為該論文的第一作者，張偉副教授參與了論文的撰寫和修改。南京師範大學生科院戴傳超教授和華南農業大學王孝林教授為論文的共同通訊作者。在此衷心感謝華南農業大學林學與風景園林學院謝賢安副教授和江蘇省中國科學院植物研究所周佳宇副研究員在寫作過程中給予的建議和幫助。
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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