本周推荐的文章为3月13日黄进课题组每周的文献分享组会上，由陈雅妮（2020级环境生态工程本科生）分享的题为“Dual effects of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) on the Moso bamboo-soil system: Plant growth promotion and microbial community stability”的文章。该文章发表于Industrial Crops & Products（中科院一区，IF=5.9，第一作者：Ning Li，通讯作者：Wenyuan Zhang）。

文献内容简介

　　在中国，毛竹（Phyllostachys edulis）是分布最广的竹种之一，具有巨大的经济和生态价值。然而，毛竹通常种植在酸性红壤中，这些土壤大多缺乏有效磷等植物生长所需养分。多项研究表明，植物根际促生菌（PGPR, plant growth-promoting rhizobacteria）可以激活植物对磷的吸收和利用，从而提高磷的利用率。然而，具体的作用机制尚不清楚。因此，研究PGPR对毛竹的促生作用具有重要意义。除此之外，PGPR对土壤微生物的群落结构也会产生影响。因此，其对土壤微生物的影响也值得进一步研究。

　　作者通过盆栽实验研究了接种PGPR对毛竹生长的影响。结果表明，接种PGPR后毛竹生物量以及幼苗的氮（N, Nitrogen）、磷（P, Phosphorus）含量显著增加（图1）。接种PGPR也改变了土壤的磷形态，提高了土壤有效磷含量（图2）。与对照组相比，添加PGPR显著提高了土壤中多种酶的活性，这表明其可以增强土壤中与酶相关的反应。

图 1 PGPR接种剂对毛竹生长的影响

图 2 不同处理后的土壤磷形态

　　为了研究PGPR对土壤微生物群落结构的影响，作者进行了主坐标分析。结果表明，单独施用PGPR后的土壤微生物群落结构与对照组差异显著，但施用混合菌剂后土壤微生物群落结构部分重叠（图3）。为进一步了解微生物之间的关系，作者构建了共现网络图。结果表明，混合菌剂处理促进了土壤微生物群落的稳定（图4）。

图 3 OTUs的主成分分析

图 4 OTUs的共现网络图

　　此外，基于PICRUSt2进行功能基因预测，发现P1和P2处理有可能上调与磷循环相关功能的基因（图5），且处理增加了功能基因phoA、phoD和phoN的拷贝数（图6）。

图 5 基于PICRUSt2的磷循环基因预测

图 6 土壤磷转化过程中功能基因的丰度

　　为了进一步分析土壤养分、微生物相对丰度和功能基因丰度之间的关系，进行了主成分分析。如图7所示，辛普森指数、香农指数和phoA、phoD等与土壤有效磷含量呈正相关，表明PGPR的施用有利于有效磷的增溶。

图 7 揭示土壤养分与微生物群落及功能基因丰度和磷形态之间综合联系的主成分分析

文献总结与分析

　　本研究以毛竹为实验对象，通过盆栽试验研究了接种PGPR对毛竹生长的影响。分析了土壤磷组分、养分含量、酶活性、微生物群落和phoA、phoD和phoN基因的拷贝数。接种PGPR后，毛竹生物量增加了34.2%~108.9%，土壤养分含量和酶活性也得到了提高。此外，PGPR的施用显著增加了土壤微生物群落的多样性，混合菌剂有利于土壤微生物群落的稳定。与溶磷相关的功能基因（phoA、phoD和phoN）对土壤磷组分的活化有显著影响。因此，作者得出结论，PGPR复合菌剂可作为一种有效的生物肥料，提高土壤有效磷的含量，促进毛竹生长。

于本课题组启示

　　本课题组的陈雅妮主要研究高寒草原土壤微生物的分离筛选与功能，而植物根际促生菌PGPR作为土壤生态系统的重要部分，在植物生长以及土壤微生物群落方面发挥着重要作用。通过对该文章的学习，我们了解到并非所有的混合菌剂都比单一菌剂效果更好，不同的微生物之间可能具有合作或者竞争效应。PGPR影响了土壤的磷形态和土壤微生物的功能基因丰度，然而很难区分这种变化是仅仅由PGPR引起，还是因为PGPR改变了微生物群落从而导致营养物质的变化。因此在研究高寒草原土壤微生物功能的过程中，我们也应考虑到微生物之间的相互作用以及微生物影响植物生长的内在机制。此外，这篇文章的逻辑非常清楚，其中的分析方法、分析工具等都值得学习和借鉴。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669023009160

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