小麦根际核心菌群与AM真菌协同驱动磷转化及产量提升的机制研究

　　本研究针对黄土高原旱地小麦根际微生物组与AM真菌的互作机制展开，通过多站点田间试验揭示了以Alphaproteobacteria、Actinobacteria和Gammaproteobacteria为核心的功能菌群如何通过AM真菌-细菌互作缓解微生物磷限制（Vector angle），促进土壤有效磷（AP）和有机磷（Po）转化，显著提高小麦产量。该研究为定向调控根际微生物组以提升农业生产力提供了理论依据。

　　

在黄土高原的旱地农业系统中，土壤磷素有效性低是限制小麦生产的关键因素。尽管丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）已被证实能通过共生关系促进植物养分吸收，但根际是否存在与AMF协同作用的核心细菌群落（core bacteriome），以及这种互作如何影响磷循环和作物产量，仍是未解之谜。陕西的研究团队通过多站点田间试验，首次揭示了小麦根际核心菌群的组成及其功能机制。

研究团队在陕西千阳（QX）、岐山（QS）和永寿（YS）三个试验点采集非根际和根际土壤样本，结合高通量测序和土壤理化分析，系统比较了不同生境下AMF和细菌群落的差异。通过构建共现网络和功能预测，鉴定出与AMF密切互作的核心菌群，并解析其与土壤磷形态转化和小麦产量的关联。

主要技术方法

1. 多站点田间试验设计：在QX、QS、YS三地设置不同施肥处理（P、N、MNP、HNP），采集根际与非根际土壤样本；
2. 微生物组分析：采用Illumina测序技术测定AMF（18S rRNA）和细菌（16S rRNA）群落结构；
3. 土壤磷形态测定：包括总磷（TP）、有效磷（AP）、有机磷（Po）和无机磷（Pi）；
4. 微生物磷限制评估：通过酶化学计量比计算向量角度（Vector angle）；
5. 统计分析：运用PERMANOVA、Mantel检验和结构方程模型（SEM）解析环境-微生物-产量的关系。

研究结果

土壤性质
QS站点土壤TP、AP、Po和Pi含量最高，但磷吸收效率最低；YX站点微生物磷限制（Vector angle）最显著。小麦产量以QS最高，表明土壤磷含量并非产量唯一决定因素。

核心菌群特征
尽管三站点微生物组成差异显著，但根际均富集以Alphaproteobacteria（α-变形菌纲）、Actinobacteria（放线菌门）和Gammaproteobacteria（γ-变形菌纲）为核心的功能菌群。这些类群与AMF群落呈现强共现性（Mantel r

0.5），暗示其作为"网络枢纽"（network hubs）的关键作用。

功能关联
根际核心菌群与较高的AP和Po含量、较低的微生物磷限制显著相关。SEM分析表明，AMF通过调控核心菌群促进磷转化，间接提升小麦产量（路径系数=0.43）。

结论与意义
该研究首次在田间尺度证实：黄土高原小麦根际存在由AMF定向选择的核心细菌功能群，其通过招募Alphaproteobacteria等关键类群，形成"AMF-核心菌群-磷转化"的协同通路，从而缓解土壤磷限制、提高作物产量。这一发现为利用微生物互作提升旱地农业生产力提供了新策略，尤其为靶向调控根际菌群（如通过AMF接种联合特定促生菌）提供了理论依据。研究结果发表于《Journal of Cleaner Production》，对实现农业可持续发展具有重要实践价值。