综述：橄榄树冠层的微生物盟友：内生菌组成、驱动因素及其在植物保护中的作用

《Microbial Ecology》：Microbial Allies in the Olive Canopy: Endophyte Composition, Drivers, and their Role in Plant Protection

　　这篇综述系统阐述了橄榄树（Olea europaea L.）叶际内生微生物群落的多样性、驱动因素及生物防治潜力。文章指出，宿主基因型是塑造微生物群落结构的关键因素，而地理区位、季节变化及农业管理实践同样显著影响内生菌组成。多项研究证实，从橄榄树中分离的芽孢杆菌属（Bacillus）、泛菌属（Pantoea）及短梗霉属（Aureobasidium）等内生菌对苛养木杆菌（Xylella fastidiosa）、炭疽菌（Colletotrichum acutatum）等重大病原菌具有显著拮抗活性，展现了其在可持续农业中作为生物防治剂（BCAs）的应用前景。

　　

2. 橄榄树微生物群落的主要驱动因素

橄榄树相关微生物群落的结构是宿主植物、微生物群落以及一系列环境驱动因素（包括气候条件、农艺实践、生物和非生物胁迫）之间复杂相互作用的结果。宿主相关因素，特别是植物基因型、器官特异性、树龄和发育阶段，是塑造橄榄树内生微生物群落多样性和组成的关键驱动因素。其中，植物基因型始终是主要决定因素，细菌和真菌群落对多个区室和地理区域具有特异性。内生菌丰富度和群落组成通常在叶片和树枝之间存在差异，有些属独特地与某一器官相关。叶际和果际拥有由其时间和生理转变所塑造的独特微生物群。较老的树木始终拥有更多样化和稳定的细菌群落，而季节变化影响细菌和真菌群落的动态。

2.1 影响橄榄树内生菌群落的宿主因素

2.1.1 植物遗传学

关于橄榄叶际微生物群的研究主要在地中海国家进行。这些研究表明，橄榄叶内圈主要栖息着诸如变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）等细菌门，以及主要来自子囊菌门（Ascomycota）的真菌群落。宿主基因型和地理起源在塑造内生群落结构和功能方面的作用首次在西班牙橄榄园的研究中得到强调。野生橄榄树与其栽培对应品种来自同一地区时，拥有相似的内生菌群落，表明存在跨驯化边界保存的区域微生物特征。在葡萄牙，研究发现宿主基因型显著影响叶际细菌群落的多样性和组成，不同品种拥有独特的微生物特征。植物遗传学通过调节根系分泌物、植物代谢组和离子组以及特定功能基因的表达，强烈影响微生物群落的组装。栽培品种的选育性状可能破坏了植物与其微生物群之间的长期协同进化，导致现代作物与其野生近缘种相比，微生物组成发生改变。

2.1.2 植物器官/区室

理解橄榄叶际内生菌多样性的一个重要维度是回收微生物群落的具体植物器官或组织。不同的器官提供不同的微环境，可能选择器官特异性的微生物组合。叶际是一个动态的栖息地，相关的微生物定殖者受到温度、养分和水可用性、湿度、pH值和紫外线辐射等变化条件的影响，这些条件塑造了微生物群落。每个器官，包括根、茎、叶、花、果实和种子，都有独特的生物和非生物因素，有利于选择具有适当代谢和抗性特征的特异性微生物。研究表明，叶片和树枝的内生菌群落存在一定程度的区分，但区别可能不如宿主基因型或附生微生物群结构那么明显。叶片可能拥有更多短暂的内生菌组合，而木质化的树枝则被认为是长期微生物库，整合了来自空气、雨水、节肢动物和相邻组织的接种物，有助于新形成组织的再定殖以及宿主植物的系统保护和适应性。除了营养组织，繁殖器官也被证明拥有独特的微生物组合。橄榄种子内生圈含有先前未探索的细菌、真菌和古菌群落，其结构和组成受植物基因型影响。

2.1.3 植物年龄和发育阶段

橄榄树树龄对相关微生物群落组成和多样性的影响至今仅得到边缘性研究。比较成年橄榄树和年轻植株木质部汁液微生物群的研究揭示了显著的与年龄相关的差异。成年树木表现出更高的细菌多样性。在巴西橄榄园进行的研究也表明，叶相关细菌群落随树龄不同而存在显著差异。这些发现表明，微生物群落结构随时间演变，可能受到累积的环境暴露和宿主生理变化的影响。微生物群落动态也在橄榄树的不同发育（物候）阶段进行了探索。冬季休眠期细菌物种多样性和均匀度最高，被认为是探索叶际微生物多样性的最佳物候阶段。真菌群落的动态同样受发育阶段影响，优势度和香农多样性在花期和果期样品中表现出显著变化。

2.2 环境因素作为橄榄树叶际内生菌群落组装的驱动因素

2.2.1 橄榄园的地理位置

地理位置和当地环境条件是橄榄树内生菌群落结构和多样性的关键决定因素。在南美洲东南部地区，与橄榄叶相关的内生细菌多样性受地理位置影响大于海拔影响。在葡萄牙，不同地点的真菌内生菌丰富度和群落组成存在明显差异，地点间的距离与微生物谱的差异性呈正相关。在更广泛的地理尺度上，内生微生物群往往表现出非随机的区域分布。地理位置相近且植被类型相似的站点通常支持更相似的微生物群落。

2.2.2 季节变化和气候变量

季节变化对橄榄叶际内生菌的影响已被研究。对树木汁液中可培养内生菌的评估观察到细菌群落的显著季节性变化，丰富度在夏季达到峰值。在葡萄牙的研究表明，真菌定殖频率和丰度从六月到十一月增加，而真菌丰富度和多样性下降，群落结构也发生变化。气候参数，如平均温度、最大和最小相对湿度、累积降雨量和平均风速，都会影响内生真菌群落。其中，降雨量是解释真菌群落整体结构变化的最有影响力的变量。季节变化通过改变宿主植物的生理状态和组织内部微环境，从而影响微生物群落的动态。

2.2.3 栽培实践

橄榄栽培的扩张和全球对橄榄及橄榄油需求的增长推动了高密度果园系统的采用，以增加产量。大多数橄榄园采用常规管理，通常涉及集约化使用农用化学品，对土壤健康和生物多样性产生负面影响。农业管理实践影响植物微生物群的多样性、组成和功能，对细菌和真菌组合产生不同的影响。常规管理通常导致整体生物多样性减少，而有机和可持续系统支持更多样化和平衡的内生细菌群落。真菌内生菌似乎对管理驱动的土壤有机质变化更为敏感。目前关于栽培实践对橄榄树叶际内生微生物群影响的研究有限，需要进一步研究以获得更全面的理解。

2.2.4 非生物胁迫

环境变化引起植物的表型变化，进而影响其相关微生物群的结构。内生微生物可以支持植物适应各种非生物胁迫，如干旱、盐度、极端温度、营养失衡和重金属污染。目前，盐度是唯一被研究其对橄榄树叶际和果际内生菌影响的非生物因素。研究表明，中等盐胁迫显著改变了橄榄叶内生细菌群落，但极端盐胁迫条件下则未观察到。盐胁迫引起的渗透变化可能选择了能够在此类条件下繁衍生息的属。有趣的是，虽然细菌内生菌受到高盐度的负面影响，但土壤样品中的真菌群落似乎反应更积极，通常在极端胁迫下取代细菌种群。这反映了真菌相对于细菌对盐度具有更大的耐受性。

2.2.5 生物胁迫

关于橄榄相关内生菌的多样性、组成以及微生物群落变化如何可能选择关键类群以应对病原体或害虫入侵的知识仍然不完整。对不同炭疽病易感性的栽培品种的研究表明，每个栽培品种塑造了自己独特的真菌微生物群。疾病发生率不同的果园中，内生真菌的丰度和丰富度存在显著差异，群落组成也不同。对其他病原体，如引起橄榄孔雀斑病的Venturia oleaginea和引起橄榄焦枯病的苛养木杆菌（Xylella fastidiosa）的研究也表明，抗病品种往往拥有更丰富、更多样化的内生微生物群落，且在病原体感染下群落结构更稳定。植物在病原体感染期间发生的生化和生理变化会显著影响内生群落组成。植物代谢物谱的变化可能差异性地有利于或抑制特定的微生物类群。宿主免疫系统的调节进一步改变了局部营养通量和细胞壁组成，从而重塑了可用于微生物定殖的生态位。

3. 叶际内生菌作为橄榄病原菌的拮抗剂

橄榄作物受到许多疾病的影响，这些疾病常常导致严重的产量损失。目前，疾病管理严重依赖铜基农药，其效果有限且与可持续农业实践不相容。一种有前景的方法是使用生物防治剂（BCAs），包括通过直接抑制病原体或诱导植物防御机制来保护植物的拮抗微生物。细菌和真菌内生菌已显示出对重大病原菌的拮抗活性。从抗病橄榄品种中分离的内生菌在体外对苛养木杆菌（Xylella fastidiosa）显示出拮抗活性。几种真菌内生菌也对炭疽菌（Colletotrichum acutatum）和尖孢镰刀菌（Verticillium dahliae）表现出强烈的拮抗作用。短梗霉（Aureobasidium pullulans）的菌株能有效降低炭疽菌的生长、孢子形成和感染严重度，并在防治尖孢镰刀菌方面显示出潜力。解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）和地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）也分别对尖孢镰刀菌和新葡萄壳菌（Neofusicoccum vitifusiforme）表现出拮抗活性。这些发现突出了利用内生菌进行生物防治的潜力。

4. 结论

当前关于橄榄树微生物群的研究强调了相关内生菌群落的复杂性和生态意义。宿主相关因素，特别是植物基因型、器官特异性、树龄和发育阶段，是塑造橄榄树内生微生物群落多样性和组成的关键驱动因素。环境因素，如地理位置、季节变化、农业管理以及生物和非生物胁迫，进一步调节这些群落。从橄榄树中分离出的几种可培养类群对关键病原体表现出拮抗活性，支持了它们在生物防治中的应用。未来的研究应侧重于功能表征，以阐明关键内生菌的作用、它们与宿主的相互作用以及在实际田间条件下的有效性。将选定的有益微生物群落引入橄榄种植系统，可能为增强植物健康、减少对化学农药的依赖以及开发更具弹性、生态友好和高产的橄榄作物提供可持续的解决方案。