条带间作模式下全株玉米-大豆青贮的微生物群落与群体感应解码及丁香改善发酵品质的机制研究

为解决条带间作系统中全株玉米-大豆青贮发酵品质不稳定、有氧暴露后微生物群落失衡的问题，四川农业大学草地科技学院团队通过分析微生物群落演替与群体感应(QS)的互作机制，创新性引入丁香调控发酵过程。研究发现丁香处理能显著提升青贮品质（pH降低、氨态氮减少），延长有氧稳定性(>168 h)，并通过稳定乳酸菌优势地位、抑制有害酵母菌生长，同时激活碳代谢关键酶（如三磷酸异构酶、L-乳酸脱氢酶）和QS相关酶（LuxI/LuxS）。该研究为高蛋白饲草资源的高效利用提供了新策略。

　　

在畜牧业高质量发展的背景下，如何高效利用高蛋白饲草资源成为关键课题。条带间作系统虽能提升玉米-大豆的生物量，但全株青贮过程中常面临发酵品质不稳定、有氧暴露后迅速腐败的难题。传统添加剂存在耐药性和生态风险，而植物源性调控剂因其绿色安全特性备受关注。四川农业大学草地科技学院的研究团队将目光投向具有天然抑菌活性的丁香，试图破解微生物群落与群体感应(QS)的互作密码，为青贮工艺提供创新解决方案。

研究人员采用宏基因组学结合代谢组学技术，对条带间作系统的全株玉米-大豆青贮进行60天厌氧发酵和7天有氧暴露监测。通过测定pH、氨态氮(NH₃-N)、干物质损失等指标评估发酵品质，利用16S rRNA/ITS测序解析微生物群落结构，并采用结构方程模型(SEM)揭示QS与代谢通路的调控关系。

《微生物群落动态与发酵特性》显示，对照组的青贮在厌氧阶段虽能维持基本发酵品质，但有氧暴露3天后即出现酵母菌(Nakascomycos和Pichia)爆发性增殖，导致pH升至5.8以上，氨态氮含量增加2.3倍，有氧稳定性不足34小时。《丁香处理的调控效应》证实，添加0.5%丁香粉可使乳酸菌(Lactiplantibacillus)相对丰度提升47%，将有害酵母菌抑制在1%以下，有氧稳定性延长至168小时以上，干物质损失降低62%。

《群体感应与代谢通路分析》发现关键突破：丁香处理组显著富集三磷酸异构酶(TPI)、L-乳酸脱氢酶(L-LDH)等碳代谢酶，同时激活群体感应合成酶LuxI和LuxS。结构方程模型表明，丁香通过QS信号分子AI-2调控微生物群落演替，进而影响乳酸代谢通路，该路径解释率达71%的发酵品质变异。

这项发表于《Journal of Integrative Agriculture》的研究首次阐明丁香通过"QS-微生物-代谢"三级调控网络改善青贮品质的机制。实践层面，该成果为间作系统饲草资源的高效利用提供了可量化、可推广的技术方案；理论层面，揭示了植物次生代谢物调控微生物生态功能的新途径，对发展绿色畜牧业具有重要指导价值。特别值得注意的是，研究中建立的QS-酶活性关联模型，为后续开发靶向调控剂提供了生物信息学基础。