摘要
植物根际微生物群落组成的高度复杂性使得解决自然微生物群落的基本生态问题极具挑战性。合成菌群具有菌种多样性、功能强效性和促效更优性等优势。本课题以12株优良促生功能菌为供试菌株，以“Bottom-up design”为理论指导，提出以植物生长调节剂吲哚-3-乙酸(Indol-3-acetic acid,IAA)作为指标的共培养组合技术，并构建由3株促生菌组成的合成菌群。通过全基因组、转录组和土壤微生物组揭示合成菌群的促生机理，并在模拟室外环境的盆栽试验中验证了该组合技术的有效性。主要研究结果如下。 (1)通过拮抗试验和共培养组合法，筛选出3组合成菌群①1-31+3-3+5-54,②1-31+2-40+5-49,③5-49+5-54+6-30,其共培养后的IAA产量高于10 μg·mL-1,且显著高于组合内的单一菌株(P＜0.05)。 (2)将3组合成菌群及其组合内单一菌株处理核桃苗。60 d时，与对照组相比，各处理组株高增长值提高了13.0％～31.4％,鲜重提高了31.1％～75.7％,干重提高了20.7％～92.3％;叶绿素相对含量提高了7.2％～15.5％,净光合速率提高了2.6％～31.2％,超氧化物歧化酶提高了0.2％～13.5％,过氧化物酶提高了33.3％～706.7％,过氧化氢酶提高了11.1％～588.9％,可溶性蛋白提高了32.0％～94.5％,游离脯氨酸提高了16.7％～69.7％;土壤蔗糖酶提高了8.5％～75.6％,脲酶提高了22.4％～94.0％,脱氢酶提高了2.9％～55.6％。结果表明:各处理组均明显促进核桃苗生长、增强叶片抗氧化酶活性、提高核桃苗耐受胁迫能力。PCA分析进一步表明:合成菌群T9(5-49+5-54+6-30)处理组的促生效果最佳。 (3)土壤微生物组分析表明:不同处理组的微生物群落结构存在显著差异。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和子囊菌门(Ascomycota)为各土样的优势菌门。物种组成分析发现，合成菌群T9处理组的芽孢杆菌属(Bacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)相对丰度显著高于其他处理组和对照组(P＜0.05),说明合成菌群T9处理组能够显著富集多种有益菌属。 (4)土壤指标分析表明:各处理组均明显提高土壤中可利用C、N、P含量，有效缓解土壤微生物N限制，促进土壤中C、N、P循环。 (5)通过全基因组及转录组分析得到，相较于各菌株单独培养，合成菌群(5-49+5-54+6-30)中菌株5-49合成IAA的完整基因簇各基因转录水平显著上调(除基因S549_1939),而在菌株5-54和6-30中显著下调。KEGG富集分析发现:合成菌群(5-49+5-54+6-30)中菌株5-49富集到丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸代谢和甘油酯代谢途径的转录水平显著上调，而富集到氧化磷酸化、柠檬酸循环途径的转录水平显著下调;ABC转运蛋白和核糖体转录水平分别在菌株5-54和6-30中明显上调和下调。结果表明:菌株5-49在合成菌群(5-49+5-54+6-30)增强IAA产量中发挥主要作用。 本研究结果为生态友好型农业设计了一种有效的合成菌群，并为多功能合成菌群的菌种复配提供了新思路。
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