根際生防菌群的應(yīng)用及其防病增效的潛在機(jī)制

王衛(wèi)雄 沈博 賈洪柏 喬俊卿 牛犇

（1. 東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 林木遺傳育種國家重點實驗室，哈爾濱 150040；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，南京 210014）

植物病害嚴(yán)重威脅農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)，全球每年有40%的糧食作物遭受病蟲的危害，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)2 200億美元［1］。長期以來，化學(xué)防治在植物病害的防控中擔(dān)當(dāng)了重要的角色，然而化學(xué)農(nóng)藥的濫用不但造成耐藥病原物的產(chǎn)生，增大病害防治的難度，而且污染生態(tài)環(huán)境、危害人畜健康，嚴(yán)重阻礙農(nóng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。利用環(huán)境友好的植物有益微生物（一類能夠促進(jìn)植物生長，防治植物病害的微生物）防治植物病害已成為降低化學(xué)農(nóng)藥使用量的重要選項之一［2-4］，是可持續(xù)農(nóng)林業(yè)的重要組成部分［5-8］。當(dāng)前，已有大量的有益微生物菌株被用于防控植物病害的科學(xué)研究與實踐中。相當(dāng)數(shù)量的有益微生物在實驗室與溫室條件下表現(xiàn)出良好的防病效果，然而，在田間與野外環(huán)境中，其作用效果往往受到限制，具體表現(xiàn)為防效不穩(wěn)定［9-10］。研究結(jié)果表明，在寄主植物和土壤中的定殖量不足與抑制病原物生長的效率不高，阻礙了生防微生物有益功能的高效發(fā)揮［10-11］。

根際是指能夠被植物根系影響到的土壤空間［12］，根際土壤中棲居著種類豐富的微生物，根際微生物群落的組裝、動態(tài)變化及生物學(xué)功能與植物的健康密切相關(guān)［13-15］。根際生防微生物已被廣泛應(yīng)用于植物病害的防控中。構(gòu)建與應(yīng)用由兩個或者多個根際微生物菌株組成的具有防治植物病害功能的根際生防菌群已被證明是改善根際生防微生物抑制植物病害的效率與穩(wěn)定性的有效途徑［10-11，16-17］。相比于單一生防菌株，生防菌群可表現(xiàn)出更佳的防病效果（表1，圖1），這主要是由于生防菌群防病機(jī)制的多樣性更高［11，18］，在植物與土壤中的定殖更穩(wěn)定［18-20］，對防病相關(guān)基因的調(diào)控更強(qiáng)［21］，擁有的抑菌譜更廣［11，20］。然而，對生防菌群增強(qiáng)防病效果機(jī)制的闡釋尚不夠深入、系統(tǒng)?，F(xiàn)已證明，種間互作是復(fù)雜微生物群落形成的重要驅(qū)動力［22］，生防菌群增強(qiáng)防病功能的效果可能與其中各成員的種間互作相關(guān)。本文將綜述應(yīng)用根際生防菌群防治植物病害的現(xiàn)狀與根際生防菌群利用微生物的種間互作增強(qiáng)防病效果的潛在機(jī)制，并對未來根際生防菌群的研究方向與其構(gòu)建與應(yīng)用效率的提升策略進(jìn)行了展望。

1 根際生防菌群在植物病害防治中的應(yīng)用

目前，根際生防菌群已被應(yīng)用于防控由真菌、卵菌、細(xì)菌、病毒以及線蟲引起的植物病害（表1）。根據(jù)菌群中成員的構(gòu)成，可將生防菌群劃分為以下3類：細(xì)菌生防菌群、細(xì)菌與真菌混合生防菌群以及真菌生防菌群。與單一生防菌株類似，生防菌群亦具有多種作用方式：競爭資源與生態(tài)位［23-25］、產(chǎn)生抑菌化合物［26-27］、誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性以及調(diào)控微生物群落等［11，28-31］。更為重要的是，相比于單一生防菌株，生防菌群可表現(xiàn)出更佳的防病效果（圖1）。Carrión等［32］發(fā)現(xiàn)由Chitionophahasp. 94與黃桿菌（Flavobacteriumsp.）98組成的根際菌群抑制立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）侵染甜菜根系的效果優(yōu)于單獨使用上述兩個菌株的處理。Niu等［33］構(gòu)建了一個由分別屬于寡養(yǎng)單胞菌屬（Stenotrophomonas）、蒼 白 桿 菌 屬（Ochrobactrum）、短 小 桿 菌 屬（Curtobacterium）、腸桿菌屬（Enterobacter）、金黃桿菌屬（Chryseobacterium）、草螺菌屬（Herbaspirillum）以及假單胞菌屬（Pseudomonas）的7株玉米根際細(xì)菌組成的高度簡化且能夠代表玉米根系微生物組的模式細(xì)菌群落，該群落能夠抑制玉米苗枯病的發(fā)生，且防病效果優(yōu)于各組成菌株。上述研究結(jié)果表明，應(yīng)用根際生防菌群防治植物病害，將有助于改善單一生防菌株環(huán)境適應(yīng)性不強(qiáng)、防效不穩(wěn)定與抑菌譜較窄等不足［16］，已成為植物病害生物防治研究的新方向和熱點領(lǐng)域。

生防菌群增強(qiáng)防病效果的作用機(jī)制可能與以下因素有關(guān)：（1）生防菌群的防病機(jī)制更加多樣［11，18］；（2）各成員占據(jù)不同的生態(tài)位點，避免了成員間的競爭，這將有助于生防菌群穩(wěn)定的定殖于寄主植物與土壤［18-20］；（3）生防菌群中微生物的種間互作可增強(qiáng)對防病相關(guān)基因的調(diào)控［21］；（4）生防菌群具有更廣的抑菌譜［18，20］。隨著對生防菌群研究的不斷深入，越來越多的證據(jù)表明，種間互作是生防菌群中各成員提升其防病效果的重要策略［22］。生防菌群能夠通過復(fù)雜的微生物種間互作網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控并增強(qiáng)防病關(guān)鍵性狀，如在寄主植物和土壤中的定殖與抑制病原物的生長。

表1 根際生防菌群在植物病害防治中的應(yīng)用

續(xù)表

圖1 根際生防菌群提升植物病害防控效果的作用

2 微生物種間互作促進(jìn)根際生防微生物定殖

高效的定殖于寄主植物與土壤是生防菌株保護(hù)寄主的基本前提。定殖量不足可能減弱生防菌株的有益功效，甚至導(dǎo)致病害防控的失敗。研究發(fā)現(xiàn)，接種生防菌群能夠顯著改善生防微生物的定殖。Santhanam等［27］發(fā)現(xiàn)一個由5株細(xì)菌組成的生防菌群在煙草根表定殖的能力顯著強(qiáng)于組成菌群的各菌株。Bardas等［34］發(fā)現(xiàn)，相比于各單一菌株，由兩株假單胞菌（Pseudomonas）組成的具有防治炭疽病效果的菌群，在菜豆根尖的定殖量顯著增加。以上結(jié)果表明，使用生防菌群能夠促進(jìn)生防微生物的定殖。這種定殖增效作用可能與菌群中微生物種間互作對微生物的生長、生物膜的形成以及運動性等定殖相關(guān)生物學(xué)過程的調(diào)控有關(guān)。

2.1 促進(jìn)根際生防微生物生長

快速、旺盛的生長是微生物定殖的關(guān)鍵。組成生防菌群的菌株能夠通過互養(yǎng)共棲改善其在寄主生境的生長［35-36］。首先，菌群能夠整合多種微生物的代謝能力，以利用無法被單一菌株代謝的基質(zhì)（圖2）。例如，巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）不能利用某些碳水化合物作為離體條件下生長所需的碳源，但A. brasilense能夠與某些特異降解上述碳水化合物的細(xì)菌形成菌群，此類細(xì)菌可將碳水化合物降解為A. brasilense能夠利用的碳源，同時，A.brasilense通過固定大氣中的氮氣，向碳水化合物降解細(xì)菌提供氮源［37-38］。因而，上述協(xié)同代謝碳水化合物的過程可促進(jìn)A. brasilense利用植物根系分泌物中的碳水化合物［39-40］，提升其在植物根際的存活能力。其次，菌群中的成員能夠清除植物生境中抑制微生物生長的物質(zhì)（圖2）。甲烷氧化菌在植物根際的生長受到甲烷的抑制，而生絲微菌屬（Hyphomicrobiumspp.）細(xì)菌能夠清除甲烷［40］，且甲烷氧化菌能夠通過與之形成菌群而生存于根際。因此，通過互養(yǎng)共棲實現(xiàn)的營養(yǎng)物質(zhì)高效利用與有害物質(zhì)清除，能夠促進(jìn)微生物在植物生境的生長。此外，組成菌群的菌株能夠通過產(chǎn)生促生長物質(zhì)促進(jìn)其它成員的生長（圖2）。Peterson等［41］發(fā)現(xiàn)黃桿菌（Flavobacterium johnsoniae）C104與蠟樣芽胞桿菌（Bacillus cereus）UW85共同培養(yǎng)5 d后，達(dá)到的種群數(shù)量比F. johesoniaeC104單獨培養(yǎng)相同時間后的種群數(shù)量高4至30倍，這主要是由于B. cereusUW85產(chǎn)生的肽聚糖能夠促進(jìn)F. johnsoniaeC104的生長。

2.2 促進(jìn)根際生防微生物形成生物膜

生物膜是包裹于由胞外多糖、蛋白質(zhì)以及DNA組成的胞外基質(zhì)中的，附著于固體或者液體表面的微生物群落［42］。生物膜的形成能夠促進(jìn)微生物在寄主植物與土壤中的定殖［43-44］。在實驗室條件與自然狀態(tài)下，屬于不同分類單元的植物共生微生物能夠形成多菌株生物膜，且微生物的種間互作能夠促進(jìn)此類生物膜的形成［27］（圖 2）。前期研究發(fā)現(xiàn)，一個由5個細(xì)菌菌株組成的生防菌群能夠通過形成多菌株生物膜定殖于煙草的根系，且在離體與活體培養(yǎng)條件下，各菌株單獨產(chǎn)生的生物膜顯著少于菌群形成的生物膜［27］。與之類似，一個由3株分別屬于黃單胞菌屬（Xanthomonas）、Stenotrophomonas與微桿菌屬（Microbacterium）的菌株組成的生防菌群，相比于各單一菌株，能夠形成更多的生物膜［45］。Burm?lle等［46］發(fā)現(xiàn)，將葉狀微桿菌（Microbacterium phyllosphaerae）、日本乳桿菌（Shewanella japonica）、Dokdonia donghaensis和魯氏不動桿菌（Acinetobacter lwoffii）混合培養(yǎng)24 h后形成的生物膜的量，比將上述菌株單獨培養(yǎng)相同的時間后形成的生物膜的量增加了67%。目前，菌群提升生物膜產(chǎn)量的機(jī)制尚不明確，推測可能是由于其中的微生物種間互作進(jìn)一步激活了與胞外基質(zhì)積累相關(guān)的代謝途徑與細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路［27］。

2.3 促進(jìn)根際生防微生物運動

運動性是指在消耗能量的情況下，微生物移動或者做機(jī)械功［47］，是關(guān)鍵的定殖相關(guān)生物學(xué)性狀之一，包 括swimming、swarming、gliding、twitching、sliding與darting［47］6種類型。Allard-Massicotte等［48］的研究結(jié)果表明，生防菌株在寄主植物上的早期定殖需要運動性參與。生防菌群中成員的運動能力可通過其中的微生物種間互作而增強(qiáng)。例如，真菌菌絲能夠作為載體在寄主植物與土壤中分散細(xì)菌，被稱為“真菌高速公路”［49-50］（圖2）。Wick等［51］研究發(fā)現(xiàn)沙雷氏菌（Serratia）可以在毛霉菌（Mucor）與耐堿酵母菌（Galactomyces）形成的真菌菌絲網(wǎng)絡(luò)上迅速擴(kuò)散，相同時間內(nèi)，其運動距離比無真菌菌絲網(wǎng)絡(luò)時分別增加73%與79%。最近，Zhang等［52］發(fā)現(xiàn)根瘤菌可將楓香擬莖點霉（Phomopsis liquidambaris）作為網(wǎng)絡(luò)運動至大豆根際，促進(jìn)根瘤的形成。由菌根真菌福摩薩球囊菌（Glomus formosanum）CNPAB020形成的根外菌絲能夠促進(jìn)高效固氮慢生根瘤菌（Bradyrhizobium diazoefficiens）USDA 110在植物根際的轉(zhuǎn)移［53］。細(xì)菌亦能夠促進(jìn)真菌孢子的擴(kuò)散（圖2），例如，Paenibacillus vortex可將植物共生真菌煙曲霉（Aspergillus fumigatus）的分生孢子，從不利的生長環(huán)境中運出，同時，真菌菌絲可以作為P. vortex跨越空氣間隙的橋梁［54］。此外，細(xì)菌之間也可通過種間互作增強(qiáng)運動能力。對氨芐青霉素敏感的P. vortex菌株能夠通過攜帶具有氨芐青霉素抗性的大腸桿菌（Escherichia coli）共同swarming，定殖于含有氨芐青霉素的平板上，使兩種細(xì)菌同時得到擴(kuò)散［55-56］。因此，生防菌群中的微生物種間互作，可以促進(jìn)生防菌株的遷移，進(jìn)而提升其在寄主植物與土壤中的定殖效率。

圖2 根際生防菌群提升植物病害防控效果的潛在機(jī)制

綜上，生防菌群中微生物的種間互作能夠通過促進(jìn)生長、生物膜形成與運動，有效提升生防菌株在寄主植物與土壤中的定殖能力（圖2）。因此，應(yīng)用具有活躍微生物種間互作的生防菌群，能夠改善防病微生物的存活與其對復(fù)雜且多變環(huán)境條件的適應(yīng)，使得抑制植物病原物的有益作用更加穩(wěn)定。

3 微生物種間互作增強(qiáng)根際生防微生物對病原物生長的抑制

生防菌群抑制植物病原物生長的效果強(qiáng)于單一生防菌株（表 1，圖 1）。如一個由兩株枯草芽胞桿菌（Bacillus subtilis）S2BC-1與GIBC-Jamog組成的生防菌群比各單一菌株對番茄維管枯萎病病原菌，尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporumf.sp.lycopersici）的抑制活性更高［29］。此外，熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）T5在離體條件下不能抑制立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）的生長，然而，當(dāng)該菌株與另外4株分離自酸豆（Tamarindus）的非拮抗細(xì)菌混合施用時，這個由5個菌株組成的菌群能夠顯著抑制R. solani的生長［57］。推測生防菌群中成員間的互作，可增強(qiáng)生防微生物競爭資源的能力，進(jìn)一步激活抑菌物質(zhì)的合成，增強(qiáng)其抑菌效果（圖 2）。

3.1 提高根際生防微生物競爭利用資源的能力

資源競爭是指有益微生物通過快速、高效的利用寄主植物附近有限的資源，限制或抑制病原物的生長［25］，是生防微生物保護(hù)植物不受病原物侵染的一種重要策略。根際生防菌群中微生物的種間互作能夠增強(qiáng)生防菌株競爭根系分泌物中營養(yǎng)物質(zhì)的能力，例如，兩個分別由8個Pseudomonas菌株與5個無毒Ralstonia菌株組成，能夠防治R.solanacearum引起的番茄青枯病的生防菌群，對R.solanacearum種群密度的抑制效果顯著強(qiáng)于菌群中的各單一菌株，這種增強(qiáng)的抑菌作用可歸結(jié)于生防菌群與R. solanacearum之間更為顯著的生態(tài)位重疊，主要體現(xiàn)在，生防菌群與R. solanacearum對番茄根系分泌物中48種碳源的代謝能力具有更高的相似度［24-25］。Irikiin等［58］研究發(fā)現(xiàn)，多樣性高的生防菌群可利用碳源的種類更多，更有利于菌群中的生防微生物與病原物競爭利用碳源，從而抑制病原物的生長與病害的發(fā)生。此外，防病微生物與病原物能夠競爭利用植物生境中有限的鐵元素［59］（圖2）。微生物對環(huán)境中鐵元素的吸收一般是通過分泌結(jié)構(gòu)多樣、對鐵元素具有高親和度［60］的嗜鐵素實現(xiàn)的。土壤微生物的種間互作能夠調(diào)控嗜鐵素的產(chǎn)生，如天藍(lán)鏈霉菌（Streptomyces coelicolor）與另外5株土壤放線菌之間的互作可提升該放線菌群落產(chǎn)生嗜鐵素的多樣性，S. coelicolor中去鐵胺的合成［61］能夠被其它菌株產(chǎn)生的嗜鐵素進(jìn)一步激活。綜上，根際生防菌群中微生物的種間互作能夠增強(qiáng)生防微生物在植物生境中與病原物競爭利用資源的能力（圖 2）。

3.2 促進(jìn)根際生防微生物產(chǎn)生抑菌代謝產(chǎn)物

微生物能夠通過合成具有抑菌活性的代謝產(chǎn)物直接抑制或者殺死環(huán)境中包括植物病原物在內(nèi)的競爭者［60，62］。目前，相關(guān)研究主要聚焦于屬于Bacillus、Pseudomonas與Trichoderma的生防微生物菌株，這些菌株能夠產(chǎn)生脂肽、聚酮、細(xì)菌素、吩嗪、2，4-二乙?；g苯三酚與幾丁質(zhì)酶等抑菌物質(zhì)［62-64］。研究發(fā)現(xiàn)，某些抑菌代謝產(chǎn)物在其來源菌株純培養(yǎng)物中的濃度較低，或者其編碼基因在純培養(yǎng)過程中不表達(dá)，但將產(chǎn)生上述抑菌代謝產(chǎn)物的菌株與其它菌株混合培養(yǎng)后，抑菌代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量與其編碼基因的表達(dá)水平均顯著提升［65-67］（圖2）。Lutz等［21］發(fā)現(xiàn)，P. fluorescens產(chǎn)生的2，4-二乙?；g苯三酚促進(jìn)了深綠木霉（Trichoderma atroviride）P1中幾丁質(zhì)酶基因nag1的表達(dá)，該結(jié)果表明將生防菌株混合可上調(diào)防病相關(guān)基因的表達(dá)。共培養(yǎng)內(nèi)生真菌三隔鐮刀菌（Fusarium tricinctum）與B.subtilis，可以將包括抑菌化合物在內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物的積累量提升78倍［68］。特異的微生物種間互作，不但能夠促進(jìn)已知抑菌化合物的產(chǎn)生，也可激活未知抑菌代謝產(chǎn)物的生物合成（圖2）。例如，新型抗生素amycomicin的產(chǎn)生依賴于兩株土壤放線菌，擬無枝菌酸菌（Amycolatopsissp.）AA4與S. coelicolorM145的種間互作，菌株AA4是該抗生素的產(chǎn)生菌株，M145為誘導(dǎo)菌株［65］。由此可見，微生物的種間互作能夠激活或者促進(jìn)抑菌化合物的生物合成（圖2）。

綜上所述，微生物的種間互作能夠通過調(diào)控生防菌株競爭資源與產(chǎn)生抑菌化合物的能力，增強(qiáng)其抑制病原物與防控植物病害的效果（圖2）。因而，擁有活躍的微生物種間互作的根際生防菌群，能夠增強(qiáng)其中防病菌株競爭必需資源和產(chǎn)生針對特定病原物的毒性化合物的能力，實現(xiàn)對植物病害更加高效的防治。

4 增強(qiáng)寄主對病原物的抗性

誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性（Induced systemic resistance，ISR）是指利用非病原物、共生微生物或某些化合物誘導(dǎo)寄主植物產(chǎn)生對病原物的抗性［69］。增強(qiáng)寄主植物對病原物的防御反應(yīng)是生防菌群提升病害防控效果的重要途徑之一（圖2）。Shanmugam等［29］研究發(fā)現(xiàn)，由B. subtilisGIBC-Jamog與B. subtilisS2BC-1組成的生防菌群處理番茄根組織后，其中的幾丁質(zhì)酶含量比各單一菌株處理分別提高了2.2倍與2.6倍，β-1，3-葡聚糖酶的含量分別提高了1.4倍與1.1倍。生防菌群可能通過激活多條不同的代謝途徑與信號通路，增強(qiáng)寄主植物對病原物的ISR［11，70-71］，然而其中具體的作用機(jī)制仍有待深入闡釋。生防菌群中的微生物種間互作可能促進(jìn)了特異性誘導(dǎo)抗性激發(fā)子的產(chǎn)生或者新型高效誘抗激發(fā)子的合成，由此增強(qiáng)寄主植物對病原物的ISR（圖2）。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，應(yīng)用根際生防菌群是一種改善根際生防菌株防病功能的有效手段，已被成功應(yīng)用于由真菌、細(xì)菌、病毒以及線蟲引起的植物病害的防控中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益，為進(jìn)一步推動農(nóng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的技術(shù)保障。本文綜述了應(yīng)用根際生防菌群防治植物病害的現(xiàn)狀，系統(tǒng)的總結(jié)并闡述了根際生防菌群可能利用其成員間的微生物種間互作，促進(jìn)生防微生物在寄主植物生境的生長、生物膜形成與運動能力，增強(qiáng)生防微生物對生存資源的競爭與抑菌化合物的合成，同時，促進(jìn)特異性誘導(dǎo)抗性激發(fā)子的產(chǎn)生或者新型高效誘抗激發(fā)子的合成，從而提升了根際生防微生物在寄主植物和土壤中的定殖能力與抑制病原物生長的效率，增強(qiáng)了寄主植物對病原物的免疫反應(yīng)，實現(xiàn)根際生防微生物防病功能的強(qiáng)化。以上研究結(jié)果與理論知識，將為建立根際微生物種間互作模型，揭示根際生防菌群利用微生物種間互作增強(qiáng)防病效果的機(jī)制，以及開發(fā)與高效應(yīng)用根際生防菌群產(chǎn)品提供重要的理論依據(jù)?；趯ΜF(xiàn)有研究結(jié)果和理論知識的理解與分析，今后的根際生防菌群研究與應(yīng)用中需重點關(guān)注以下幾點。

5.1 進(jìn)一步深入根際生防菌群的增效機(jī)制研究

本文系統(tǒng)的闡述了根際生防菌群增強(qiáng)生防菌株防病效果的潛在作用機(jī)制，在此基礎(chǔ)上，今后可通過驗證本文中提及的作用機(jī)制，對生防菌群增強(qiáng)防病效果的機(jī)理，特別是分子機(jī)理進(jìn)行深入研究。應(yīng)特別關(guān)注植物體多菌株生物膜形成的分子機(jī)制、生防菌群中多源復(fù)合途徑抑菌代謝產(chǎn)物合成的分子機(jī)制以及生防菌群增強(qiáng)寄主植物對病原物抗性的分子機(jī)制等科學(xué)問題。通過開展相關(guān)研究，建立生防菌群生物膜形成、運動性以及抑菌代謝產(chǎn)物的原位檢測與分析體系，為最終揭示根際生防菌群增強(qiáng)防病效果的機(jī)制奠定方法學(xué)基礎(chǔ)。此外，對于生防菌群增效機(jī)制的研究也將進(jìn)一步深化我們對微生物種間互作機(jī)理的理解，拓寬我們對植物共生微生物群落的組裝、群落中各成員的進(jìn)化對植物共生體影響的認(rèn)識［22］。

5.2 簡化根際微生物組構(gòu)建生防菌群

長期以來，經(jīng)驗化的通過評價菌株間的相互兼容性（各成員之間互不抑制生長）與其多樣性［20，24-25，72-73］，將已有的根際防病微生物菌株混合，是構(gòu)建根際生防菌群的主要策略。然而，在某些情況下，由于菌株來源位點與病害發(fā)生位點各種因子的差異，將已有的防病微生物菌株混合施用后，并不能發(fā)揮出預(yù)期的防病效果；直接分離發(fā)病位點附近的微生物，并從中篩選獲得防病微生物菌株，需投入大量時間、物料與人力，極大的增加構(gòu)建根際生防菌群的成本。近年來，隨著微生物組學(xué)的快速發(fā)展與對植物微生物組功能認(rèn)知的不斷深入，通過簡化根際微生物組構(gòu)建生防菌群的策略已愈發(fā)受到重視［32-33，45，74］。該策略以寄主介導(dǎo)的植物微生物組選擇為理論指導(dǎo)，通過采用宏基因組學(xué)技術(shù)對具有防病功能的微生物組進(jìn)行解析，同時借助微生物分離培養(yǎng)技術(shù)，盡可能全面的捕捉微生物組中的成員，并基于對成員間互作關(guān)系與生物學(xué)功能的分析結(jié)果，確定有限數(shù)量的生防菌群候選菌株，混合制備多菌株微生物群落，檢測其防病效果，最終將生防微生物組簡化為保留了其中關(guān)鍵防病相關(guān)互作關(guān)系，由有限數(shù)量菌株組成，具有防治植物病害功能的菌群。該策略不但能夠準(zhǔn)確與快速的鎖定候選菌株，簡化生防菌群的構(gòu)建過程，而且允許根據(jù)具體的防控需求，定制生防菌群，推動植物病害的精準(zhǔn)防控。因此，未來獲取生防菌群時，可將通過簡化根際微生物組構(gòu)建生防菌群的策略推廣至更大范圍。

5.3 根際生防菌群與單一生防微生物菌株搭配施用

雖然根際生防菌群比單一生防菌株防治植物病害的效果更佳（圖1），但是在當(dāng)前的病害綠色防控需求下，生防菌群并不能完全取代單一生防菌株，主要原因如下：（1）生防菌群是否具有強(qiáng)化防病功能的作用主要取決于其中各成員之間的兼容性［11，75］，獲得多個兼容候選菌株的投入遠(yuǎn)高于獲取單一生防菌株的成本，使得生防菌群產(chǎn)品的研發(fā)成本更高；（2）生防菌群產(chǎn)品的生產(chǎn)涉及多菌種混合發(fā)酵，其生產(chǎn)工藝的難度與復(fù)雜程度大于單一生防菌株制劑產(chǎn)品，增加了生防菌群產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；（3）生防菌群產(chǎn)品的登記、審批較單一生防菌株產(chǎn)品復(fù)雜，且處理費用更高。因此，在植物病害綠色防控壓力較大的現(xiàn)狀下，將根際生防菌群與單一生防微生物菌株搭配施用，便于在短時間內(nèi)實現(xiàn)生防制劑的大面積覆蓋，同時將防控成本限制在可接受的范圍內(nèi)，有助于推動農(nóng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。