文丨笔者观点
编辑丨笔者观点
前言
农民，即所谓的土地之父，负有巨大的责任来养活世界。对农业产量的需求不断激增，提供这种农业产量的资源有限。这种不平衡迫使农民用化学物质处理作物以提高产量，这些化学物质大致分为化肥和化学杀虫剂。
一个世纪前，这些化学物质被认为是农民的福音，而化学物质的黄金时代在农业中也同样如此。多年来，在土壤中不断使用这些化学物质最终暴露了它的阴暗面，因为它的有害影响从地球等农民友好型线虫的减少扩散到导致脊椎动物癌症的罪魁祸首。
这类微生物被广泛分为植物生长促进根瘤菌门（PGPR）和植物生长促进真菌（PGPF）微生物群。这种植物友好微生物的关联是全球研究人员很好的描述，并在这篇综述中进行了描述。
研究背景
联合国粮食及农业组织（粮农组织）最近估计，到2050年，世界人口将达到100亿，这方面的潜在后果可能会影响到食品价格，因为预计在未来30年里，中国的人口将增长34%。
另一方面，农业产量预计不会以这个速度增长，今后，迫切需要提高农业生产率，以平衡由于人口繁荣而可能引起的社会经济混乱。
此外，在印度、巴基斯坦、孟加拉国和中国等人均收入较低的发展中国家，人口增长迅速，而在发达国家，人口增长稳定但缓慢，由于发达国家消费更多的蛋白质和肉类，因此必须生产两倍多的食物。
满足日益增长的农业需求的可能解决办法将是使用转基因作物、改良肥料、提高土壤肥力、最大限度地减少疾病和种子感染。
上述许多解决方案都有难以克服的固有局限性。由于伦理上的考虑，不同国家的转基因作物都被禁止种植。
同样地，所有的人工发明都能产生积极的影响和消极的影响。生物因素和非生物因素是导致全球农艺生产力下降的一个主要问题。减少肥沃土地可用性和人口扩张是威胁农业可持续性的两个关键因素。
导致全球作物产量大幅下降的根本原因是环境压力，非生物胁迫，如大风、干旱、极端温度、土壤盐度、凝固、pH值和酸雨等，会影响农艺植物的产量和耕作方式。土壤盐分度和土壤凝固度是最具破坏性的环境胁迫。
这导致了农业用地面积、植物产量和颂词的大幅减少。据估计，到2050年，50%的可耕地将因非生物原因而被盐碱化。
植物可以克服丰富的环境压缩和恶劣的条件。它们通过许多形态、生化和分子机制以及各自信号通路之间的相互作用对这些不利情况作出反应。
微生物组防治微生物感染的生态学方法
土壤肥力、植物健康、生长、生产、碳封存和植物修复都是由土壤和植物表面的微生物群落所帮助的，大量的实验研究表明，同一作物的植物和基因型报告的植物微生物群的变异最小。
植物-土壤微生物群之间的相互作用是复杂的。最近的研究主要集中在生物肥料和生物增强剂等微生物制剂的致病性上，以及它们如何利用和竞争资源。
周围的环境因素影响着植物的微生物群。花圈、根际、叶圈和内圈的植物微生物群在促进植物产量、植物修复和抵御不利条件方面具有重要作用。
植物宏基因组学阐明了植物和微生物之间的相互作用，控制微生物种群组装的因素，以及植物如何从其微生物群中获益。植物微生物群在促进生长和抵御入侵的植物病原体方面起着至关重要的作用。
根瘤菌可以与豆科植物的根瘤形成共生关系。丛枝菌根（AM）真菌是另一种共生关系，在养分吸收、植物生长和产量中起着重要作用。
大约70亿年前，绿藻被发现与植物有关，分子数据支持了这种相关性。植物微生物区系对植物的叶面积、株龄、养分水平、根生长、茎长比等形态特征有直接影响。因此，未来的育种策略将利用植物微生物群的相互作用，获得高产量和耐受全球变化的限制。
植物微生物群不仅影响植物的生产性能，而且对人类健康也有强烈的贡献。植物微生物对全球生物地球化学循环有显著贡献，将5-20%的光合物质释放到根际中。虽然植物与有益菌之间的关系已经被广泛研究，但单细胞真菌与植物的结合却很少受到关注。
植物根际受到含有有机酸、维生素、腐胺、酚类、生长因子和抗菌化合物的植物根系分泌物的影响，有利于根际生长和微生物群落。
根分泌物和水不溶性成分，如根细胞脱落、细胞裂解液、衰老组织和牙龈捐赠，生物聚合物，如纤维素、半纤维素、木质素和果胶，存在于根沉积中。
这些化合物的沉积规模因营养限制而逐渐减少。根滴物质的释放物质在不同的植物种类、品种、植物年龄和发育阶段之间存在差异。
植物的根网络为土壤微生物在根茎群落上、内部和周围的定居提供了独特的生物场所，并为植物的叶圈环境提供了精确的边界分布。由于不同的分泌物组成和相应的不同的细菌根际种类，在轴生发育的植物根和正常的植物根之间的微生物群培养存在差异。
在这些属中，变形菌门的α类和β类占根际的优势。另一方面，种子微生物群可以垂直分布，作为生长植物根系中增殖的有益微生物的涌现库。
植物微生物组
与根际相比，植物的气生植物营养相对较差。近几十年来，生活在植物空气表面的微生物物种已经引起了研究人员的注意。
在某些情况下，在植物、根系、空气和土壤上发现的微生物群直接或间接地影响生态、环境、陆地和农业管理和种群组成。
土壤环境中存在着丰富的微生物。初步研究了根际微生物。根际来源于希腊语“rims”，意思是词根。根际这个词是由希尔特纳创造的。
根际是连接植物根系、小毛、根周围土壤区域和众多微生物群落的区域。它是一个遵循营养浓度的微生物密集发育的区域，其中重要的宏观微量营养素和有机化合物是植物根系的分泌物。
根际的微生物群落包括细菌、真菌、古生菌、藻类、线虫、原生动物、病毒、卵菌类和微节肢动物。并不是所有的根瘤菌群都对植物有益，有些也对植物有害。
根际有植物促根际菌群、根际真菌和蓝藻细菌。这种微生物群可以在植物表面或植物组织周围生长，导致植物生长。
植物微生物可能是自由生活的，结合的或可能在植物组织中定植。它们的主要作用是通过生物增强剂和生物防治过程来提高植物产量和保护植物病原体。
内生植物和附生植物在植物生长中也起着重要作用，这些微生物也被称为植物生长促进根际细菌。PGPRs与不同的寄主植物有独特的关系。
植物生长促进真菌（PGPF）对许多植物物种也很有利，因为它能促进植物的生长，预防疾病，改善营养。真菌属包括青霉菌属、木霉属和镰刀菌属，是近年来农民最常用的真菌属。
研究表明，来自植物根际的真菌可以促进多种植物的生长，因此被称为植物生长促进真菌（PGPF）。丛枝菌根真菌（AMF）与大多数陆生植物形成共生关系，是许多农业和自然生态系统中重要和普遍存在的组成部分。
一些根瘤菌菌株可以通过产生根瘤菌毒素来增加宿主豆科植物根上的根瘤菌的数量，根瘤菌毒素是一种限制乙烯水平增加的小分子，1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）是乙烯生物合成中的一种重要酶，其作用被根瘤菌毒素化学阻断。
根际微生物可以将固定化磷溶解为动员形式。磷酸盐增溶微生物（PSM）可以通过各种增溶和矿化过程将无机磷和有机磷转化为生物可利用的形式。
而磷酸盐可以被磷酸盐溶解剂微生物转化为可溶性形式，该微生物往往产生羟基和羧基，作为螯合剂螯合磷酸盐，同时产生低分子量有机酸。
赤霉素是另一种植物生长调节激素，参与 许多发育和生理过程，包括芽休眠、根生长、节间种子萌发的伸长、幼苗出苗、茎和叶片生长以及茎伸长。
目前，从128种已知植物中分离出136种不同类型的赤霉素，从7种不同真菌中鉴定出28种赤霉素，从7种细菌中仅鉴定出4种GAs（GA1、GA3、GA4和GA20）。显示了赤霉素在植物、细菌和真菌中的生物合成途径。
已知有一些细菌如偶氮螺旋菌、日本慢生根瘤菌、根瘤菌、重氮营养醋酸杆菌、血清孢芽孢杆菌、芽孢杆菌产生GA。
植物生长调节剂，乙烯，一种无色的可燃气体，可以由多种植物产生。乙烯是由存在于植物细胞中的一种天然氨基酸蛋氨酸合成的。
刺激果实的撕裂、脱落、花的性别决定、雄性植物雌花的产生、根的起始和授粉、叶和花衰老的加速、抑制茎的生长和生长素运输中的界面是乙烯的功能。
笔者观点
植物微生物群及其相互作用是异常多样化的，有许多因素会对植物健康产生影响。科学证据强调了根际微生物群的重要性，如植物促生长菌和真菌，这有利于植物的发育和产量。
据我们所知，如果我们按比例施用生物配方和生物肥料，可能有助于减少作物生产的损失，使无害虫的作物很少使用化肥和杀虫剂。
根际微生物群增加了农业的可持续性和土壤肥力。尽管进行了全面的研究，但对微生物群对植物生长和生产力的影响的了解仍然不够。
因此，研究植物微生物相互作用的基本机制在发展可持续的农业作物保护和改良策略的过程中是不可避免的，因此，探索这一领域是发展可持续农业方法的必要条件。
参考文献
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