2016 mBio：Probiotic Diversity Enhances Rhizosphere Microbiome Function and Plant Disease Suppression

2016 mBio：益生菌多样性增强根际微生物组功能和植物病害抑制

与植物根系相关的细菌群落在抑制土传病原菌方面发挥着重要作用，而多物种益生菌联合体则可能提高植物根系的抑病效果。在这里，我们将定义好的假单胞菌物种联合体引入到自然复杂的微生物群落中，并测定了假单胞菌群落多样性对其在番茄根际微生物组中的生存及抑制细菌植物病原菌青枯菌的重要性。引入的假单胞菌群落的存活率随着多样性的增加而增加。此外，假单胞菌的高度多样性降低了根际病原菌的密度，降低了病害的发生率，这是由于资源竞争加剧和对病原菌的干扰。这些结果为研究不同益生菌联合体在不同植物根际对病原菌的抑制作用提供了新的机制。因此，基于生态的群落组装规则可以在设计功能可靠的微生物群应用中发挥关键作用。

重要性：对粮食日益增长的需求需要更有效地控制植物病害。益生菌的使用，即自然产生的细菌拮抗剂和抑制病原体的竞争对手，最近重新成为农药使用的一种有希望的替代品。然而，目前还不清楚我们应该选择多少种和哪些菌株来构建有效的益生菌联盟。在此，我们提出了一个基于体外群落功能表征的有效益生菌群落组装的一般生态框架。具体来说，我们发现增加益生菌群的多样性，可以提高群落在自然多样性根际微生物组中的存活率，从而通过加强资源竞争和干扰病原菌来增强病原菌的抑制作用。我们认为这些生态指导原则可以在未来更广泛地应用于微生物组工程中。

图1生物多样性-生态系统功能关系的体外表征。（A）假单胞菌群落生态位宽度定义为至少一个假单胞菌群落成员使用的碳源数量（有关资源的详细信息，见表S4）。（B）假单胞菌群生态位与病原菌的重叠被定义为土著群落与病原菌在资源消耗上的相似性。（C）假单胞菌群落的抗菌活性是在有假单胞菌上清液的情况下测定病原菌密度的降低；所有上清液均来自单一培养物，并混合在一起测试协同作用

图2生物多样性-生态系统功能关系的体外表征。（A） 不同假单胞菌群落丰富度和不同时间点青枯病发病动态。（B） 不同丰富度假单胞菌群落对病原菌密度动态的影响。（C） 不同丰富度群落中假单胞菌的密度动态。平板柱表示接种病原体（dpi）后5天、15天、25天和35天的结果。红色虚线显示对照处理的基线。在A和B组中，红色虚线表示假单胞菌不存在时的疾病发病率和病原体密度；在C组中，红色虚线表示假单胞菌不存在时自然土壤中假单胞菌特有的phlD基因密度

图S1温室试验流程。表面灭菌的番茄种子（番茄，品种“江苏”）在水琼脂平板上发芽3天(A)，然后播种到钴-60消毒苗基质的育苗板（淮安市土壤肥料研究所，淮农）中(B)。在三叶期（播种后12天），将番茄植株移栽到材料和方法所述的自然土壤的育苗盘（350mm×250mm×100mm）中（C）。将16株幼苗移栽到一个8个小穴的育苗盘中，每个小穴2株幼苗。番茄植株移植后10天采用淋水法接种假单胞菌群落（最终假单胞菌密度为5.0×10⁷ CFU g-1土壤）（Wei等人。2011）。5天后接种病原菌（最终青枯菌的浓度为10⁶ CFU g-1土壤）。番茄植株生长在25～35℃的温室内，用无菌水定期浇水。接种病原菌（D-E）后，每天记录每个幼苗盘的枯萎植株数：红旗代表枯萎和受感染的番茄植株数。实验于移植后50天结束，对照组（仅青枯菌）植株均出现疾病症状。