辣椒是在我国范围内普遍种植的重要蔬菜,它营养价值丰富,经济效益高,已经成为我国最主要的经济作物之一。果实品质是决定辣椒经济价值的关键,品质优良的辣椒更受消费市场喜爱。密旋链霉菌(Streptomyces pactum)Act12对辣椒、番茄等多种经济作物具有显著的促生增产效果,且可提高果实品质,但Act12对果实品质的改善机制尚不清楚。本研究选取Act12微生物菌剂,通过田间试验验证Act12对辣椒植株生长及果实品质的影响,进一步通过代谢组-转录组-宏基因组联合分析,明确Act12对辣椒果实代谢产物、代谢物相关基因表达和根际土壤微生物的影响,揭示Act12介导的代谢重编程提高辣椒果实品质的分子机制。主要研究结果如下:(1)与对照相比,Act12处理显著改善了辣椒根系生长状况,总根长增加154.1%,总投影面积增加157.2%,总表面积增加157.6%,根平均直径增加146.7%,根系总体积增加157.4%,根尖数增加74.5%;Act12处理显著提高辣椒植株的生物量,植株地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重、地下部干重分别提高13.97%,8.82%,11.56%,23.48%;Act12处理显著增加了辣椒产量,单株果实重量增加23.2%,亩产量增加26.7%。(2)Act12处理后,在辣椒果实中共鉴定出281种差异累积代谢物和3032个差异表达BI 10773试剂基因,KEGG富集结果表明在11个途径中显著富集的差异表达代谢物和差异表达基因具有一致的表达模式,包括“黄酮和黄酮醇生物合成”,“不饱和脂肪酸的生物合成”,“维生素B6代谢”,“抗坏血酸和醛酸代谢”,“氨基酸的生物合成”,“多种生物碱的生物合成”,“苯丙烷类生物合成”和“糖酵解”。代谢组和转录组联合分析结果显示,Act12通过显著上调黄酮类物质、脂类物质、有机酸类物质、生物碱类物质、糖类和醇类物质、氨基酸及其衍生物、维生素类物质和蒽醌、萜类等相关代谢物及相关基因表达,影响辣椒果实颜色、风味、营养及生物活性物质,对辣椒果实品质有显著的改善作用。(3)宏基因组分析结果表明,Act12处理重塑了根际土壤微生物群落结构,改变微生物群落功能。与对照相比,Act12显著增加根际土壤微生物群落丰度和多样性,其中变形菌门(67.1%)、放线菌门(31.0%)、厚壁菌门(7.5%)等相对丰度最高;LEf Se分析显示,Act12处理后苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)、辣椒溶杆菌(Lysobacter capsici)、琼胶分解菌KY YJ3(Cellvibrio sp.KY YJ3)、食酸菌JMULE5(Acidovorax sp.JMULE5)、鞘氨醇盒菌PAMC25046(Sphingopyxis sp.PAMC25046)Hydration biomarkers、抗生素溶杆菌(Lysobacter.antibioticus)、鞘氨醇盒菌QXT31(Sphingopyxis sp.QXT31)和墨西哥假黄色单胞菌(Pseudoxanthomonas mexicana)的相对丰度有显著差异(P<0.05);根际微生物群落功能如不同环境下的微生物代谢、CAZymes(碳水化合物活性酶)、细菌分泌系统、防御机制、抗病原体和金属抗性等相关功能基因与对照相比显著上调(P<0.05)。(4)Mantel检验结果表明,根际微生物群落多样性、群落特征和微生物群落功能组成与果实品质相关代谢途径之间呈正相关(P<0.01),代谢-转录-微生物相关性网络分析揭示了辣椒根际土壤微生物群落的变化、辣椒果实基因功能与代谢之间有紧密联系,共同影响着辣椒果实品质。本研究通过代谢组、转录组和宏基因组进行多组学分析表明,S.pactum Act12显著改善辣椒的风味和色泽特征,增加了辣椒素、碳水化合物、有机Panobinostat半抑制浓度酸、黄酮、蒽醌、不饱和脂肪酸、维生素B和C、酚酸等营养物质和生物活性化合物的含量;此外,接种S.pactum Act12显著增加了辣椒根际微生物群落的多样性和潜在有益微生物类群的相对丰度。根际微生物的基因功能和辣椒代谢之间存在串扰,即Act12介导的微生物-植物-代谢重编程提高了辣椒果实品质。