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为解决花生易受黄曲霉(Aspergillus flavus)污染导致的经济损失和食品安全问题,研究人员开发了黄曲霉-根瘤菌耦合(ARC)微生物菌剂,探究其对不同抗性花生品种的促生与抑菌效果。研究发现,ARC菌剂显著提高花生根瘤数量、固氮酶活性及光合参数,并降低土壤黄曲霉丰度,尤其对高感品种AH24的增产效果更显著。该研究为花生绿色防控与高效栽培提供了理论依据。
花生作为全球重要的油料作物,却面临黄曲霉污染的严峻挑战。这种土壤中广泛存在的真菌不仅降低产量,其产生的黄曲霉毒素(如AFB1)更是强致癌物,威胁人类健康。尽管已有抗性育种和化学杀菌剂等防控手段,但抗性种质资源有限且化学药剂易引发环境问题。中国农业科学院油料作物研究所的研究团队另辟蹊径,开发了一种创新性的黄曲霉-根瘤菌耦合(ARC)微生物菌剂,通过田间实验揭示了其对不同抗性花生品种的差异化调控机制,相关成果发表在《Oil Crop Science》上。
研究团队首先从24个花生品种中筛选出中抗品种AH1和高感品种AH24,通过田间对照实验,结合固氮酶活性测定、光合参数分析、产量统计及土壤微生物检测等技术,系统评估了ARC菌剂的应用效果。关键方法包括:采用气相色谱(GC-2030)测定固氮酶活性,便携式光合系统(LI-6800)量化叶片光合效率,DG-18培养基计数土壤黄曲霉丰度,并基于五取样法统计产量性状。
3.1 不同花生品种对黄曲霉抗性的表型差异
通过孢子侵染实验发现,AH1的感染指数仅为0.21(中抗),而AH24高达0.91(高感),为后续差异化研究奠定基础。
3.2 ARC菌剂对花生结瘤的影响
ARC处理使AH1和AH24的根瘤数量分别增加2.15倍和3.36倍,且高感品种AH24的固氮酶活性提升更显著(2.17倍),表明菌剂对感病品种的促生效应更强。
3.3 生长参数与光合效率的变化
菌剂处理后,AH24的株高、地上部鲜重增幅均高于AH1,但AH1的光合参数(如胞间CO2
浓度提升2.65倍)改善更明显,揭示抗性品种可能通过增强光合作用补偿抗病消耗。
3.5 产量提升的差异化表现
尽管AH1的荚果数和单产始终高于AH24,但ARC处理后AH24的增产幅度(11.05%)显著高于AH1(6.05%),印证菌剂对感病品种的“纠偏”效应。
3.6 土壤黄曲霉抑制效果
ARC处理使两品种根际土壤黄曲霉丰度降低80%以上,抑制率无显著品种差异,说明其抑菌机制具有普适性。
讨论部分指出,ARC菌剂可能通过三重机制发挥作用:首先,其含有的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)等成分直接抑制黄曲霉生长;其次,调节根际微生物组,减少病原菌对结瘤的干扰;此外,通过促进光合产物分配优化能量利用。值得注意的是,菌剂对高感品种的“增效补偿”现象为精准农业提供了新思路——针对感病品种辅以ARC菌剂,可大幅缩小与抗病品种的产量差距。该研究不仅为花生绿色生产提供了可靠技术方案,其揭示的微生物-植物-病原体互作规律,对其他作物的病害防控亦有借鉴价值。
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