微生物组学专题 | 吉林农业大学杨利民团队—根际微生物组防控药用植物病害研究进展

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4.1 深化药用植物根际微生物组“功能补偿装配”的理论构建

基于宏基因组、代谢组、转录组等多组学联合分析技术，阐释药用植物次生代谢产物与根际微生物组的互作网络，结合微生物功能验证试验，明确有益微生物通过养分活化、免疫诱导及病原拮抗等途径，“补偿”药用植物受到生物因素胁迫下功能需求的分子机制，阐明根际微生物组协同药用植物抵御病害侵染的微生态调控通路，为功能补偿装配理论提供实验支撑。

4.2 强化时空动态下药用植物-栽培土壤-根际微生物的三元互作机制研究与评价体系落地

建立基于理化指标、生物指标的药用植物土壤健康诊断档案，通过多元统计关联分析技术将土壤指标与根际微生物功能指标进行耦合分析，将根际微生物组的溶磷、解钾、产铁载体等功能补偿能力量化纳入药用植物土壤质量评价标准，并借助微生物功能表型检测技术，最终实现研究从“群落结构描述”到“功能表型调控”的跨越。

4.3 系统开展根际微生物组在药用植物田间环境的定殖规律及适应力研究与驯化应用

基于原位动态监测技术，结合高通量测序技术，全面解析根际微生物组在空间、数量、功能及生态位的多层级定殖过程，明确其在药用植物全生育期的定殖时空动态变化规律及对环境扰动的响应特征；基于微流控芯片、高通量筛选等组学培养技术，结合药用植物基因型定向选择和根系分泌物人工调控技术，对功能菌群开展多代田间适应性驯育，以提升功能菌群的田间环境竞争力与定殖稳定性。

4.4 推动合成菌群（SynComs）构建从“经验化”向“智能化”转型

基于机器学习和人工智能建模技术，整合宏基因组、代谢组、宿主遗传数据及微生物互作数据等，构建兼具功能冗余与性状稳定的有益微生物功能体；基于微生物互作验证试验，重点破解细菌-真菌协同等微生物跨界互作在激活植物免疫中的调控网络，开发宿主基因型驱动的精准调控技术路径，利用人工智能预测并优化核心功能菌群的组合及配比。

4.5 实现构建SynComs中细菌与真菌的物种跨界互作技术突破

通过高通量筛选与功能验证技术，从根际微生物组中筛选具有跨界协作能力的功能性底盘微生物；采用分子生物学与代谢组学结合的方法，解析细菌与真菌的群体感应、代谢物交换等跨界信号对话机制，明确细菌与真菌的时空定殖匹配效应；融合合成生物学改造、生物被膜构建、纳米材料包被等工程化技术，基于载体共固定递送技术策略，构建高效稳定的细菌-真菌功能单元，通过跨界SynComs定向调控药用植物土壤微生态环境。

4.6 推动药用植物根际微生物组研究成果从实验室向田间产业化转化

基于药用植物-根际微生物组精准互作图谱构建技术，研制兼具功能全面性、靶向性及稳定性的药用植物专用微生物肥料；建立微生物肥料田间应用的安全性评估技术标准与检测体系，通过田间小区试验与大田示范试验验证肥料效果并评估生态风险，形成“实验室研发-中试优化-田间应用”的全链条转化路径，实现研究成果从实验室模型向田间实际应用的实质性转化。

综上所述，通过土壤学、微生物学、生态学、合成生物学、材料科学等多学科交叉，积极推进根际微生物组与中医药农业有机结合，将是实现药用植物优质安全生产和中药材产业绿色可持续发展的重要途径。