利用微生物组重新定义药用植物农业

Zhang J, Yang B, Martin FM. (2026). Harnessing microbiomes to redefine medicinal plant agriculture. Trends in Microbiology, doi:  10.1016/j.tim.2026.04.007.

（2026年5月4日发表）

中文摘要：

药用植物连接农业、生态系统健康与人类医疗，其活性成分谱能够直接且具有经济意义地反映微生物组功能。尽管在受控条件下，微生物接种可提高具有药理价值的代谢物含量，但这些效应具有显著的情境依赖性，在田间环境中往往难以稳定重现。这一效能差距（efficacy gap）主要源于三类生态约束：外源微生物易被本地群落排斥，环境变异削弱或覆盖实验室优化的功能，以及在缺乏互利反馈的情况下接种菌难以长期维持。应对这些障碍，需要将微生物从“作为一次性投入”转向“微生物组管理”，包括恢复有益微生物群落、设计适应不同气候条件的微生物联合体（consortia），并将土壤视为一种生命基础设施加以管理。然而，这种管理策略能否在田间条件下显著改变活性成分谱并进一步影响治疗效果，仍有待实证检验，而这一问题也将最终决定其同一健康（One Health）理论基础的有效性。

全文总结：

同一健康视角下的药用植物

药用植物位于农业生产、生物多样性保护与人类健康的交汇点，其活性成分直接反映微生物组功能并具有经济价值。集约化农业削弱了土壤微生物多样性，但微生物组在养分循环、抗逆性和碳循环中的作用尚未被充分利用。药用植物提供“土壤—临床”可追溯路径，是检验微生物组调控效果的理想系统。

微生物组为何关键

微生物组通过信号通路重编程调控植物激素和代谢，通过根系分泌物驱动的化学对话实现特异性微生物招募，并由宿主性状与环境过滤共同决定群落组装。这些机制从分子到生态系统尺度，决定了代谢产物形成及其稳定性。

从实验到田间的失效

微生物接种在田间失败主要源于：竞争排斥（优先效应导致外源菌难以建立）、环境过滤（环境条件限制功能表达）、持续性不足（缺乏互利反馈导致群落衰退）等原因。这些障碍依次发生并相互作用，共同造成实验室结果难以在自然条件下重复。

迈向微生物组管理

应从“接种产品”转向“微生物组管理”，强调生态兼容性和多菌种联合体设计。核心路径包括：功能菌筛选、联合体验证、制剂开发、田间整合和长期管理。通过恢复野生来源微生物、利用功能互补及生态原理，实现微生物群落的自组织和稳定功能，而非依赖单菌株。

实施的关键要点

微生物组管理的推广受限于制度与实践层面：科研人员、育种家、农户之间缺乏协同；田间验证不足；监管体系不完善；长期研究投入不足。同时需解决生物资源共享与利益分配问题，并通过参与式研究和技术推广提升农户采纳率。

结论与未来展望

农业微生物产品失败的重要原因在于忽视生态规律，而非技术不足。药用植物因其质量与经济价值直接关联微生物组，成为验证新范式的理想体系。未来需通过多点田间验证、制度支持和农户参与，检验微生物组管理是否能够稳定提升活性成分及治疗效果，从而实现同一健康目标。

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