引言
在自然与农业生态系统中，植物根际促生菌（PGPR）通过多种机制显著促进植物发育并缓解环境胁迫。近年来，其作为微生物生物刺激剂（MBs）的应用备受关注，尤其在缓解干旱胁迫方面，这对现代与传统葡萄栽培区的生产力构成日益严重的威胁。尽管兴趣浓厚，但针对葡萄树定制且经过功能验证、生物安全的PGPR联合体仍十分有限。本研究从经历中度水分胁迫（叶片水势-1.3至-1.4 MPa）的葡萄根际分离耐旱PGPR，依据其植物生长促进特性（PGPT）进行排序，并对九株最具潜力的菌株进行全基因组测序（WGS），以评估其功能潜力与生物安全性。基于互补的PGPT谱与已证实的相容性，将这些菌株组装成四种细菌联合体（BC1–BC4），通过根浸蘸与土壤接种方式应用于经历渐进干旱胁迫的一年生葡萄树，以评估其对植物生长的潜在协同效应。
材料与方法
根际土壤样品于2023年7月采集自三个不同环境的葡萄园：一个20年树龄的非灌溉葡萄园（品种巴贝拉）、3年树龄的盆栽葡萄（品种桑娇维塞）以及一个6年树龄的实验葡萄园（品种Ortrugo）。采样时叶片水势（ΨMD）介于-1.3至-1.4 MPa，表明植株正处于水分亏缺状态。采用选择性培养基（如TSA、SCNA、PSB）并利用聚乙二醇6000（PEG 6000）模拟干旱条件进行细菌富集与分离。通过重复序列PCR（rep-PCR）进行基因分型以剔除重复菌株，并利用16S rRNA测序对独特菌株进行物种鉴定。对124株独特分离株进行体外PGPT筛选，包括耐旱性（在含24% PEG 6000的TSB中培养，Ψw≈ -1.67 MPa）、铵形成、磷 solubilization、钾 solubilization、铁载体生产、吲哚-3-乙酸（IAA）生产、胞外多糖（EPS）生产及生物膜形成。根据PGPT表现对菌株进行排名，并基于功能互补性与相容性测试组装细菌联合体。对最终选定的九株菌进行全基因组测序（WGS），利用BV-BRC平台进行组装与注释，并通过ABRicate工具筛查抗菌素耐药性（AMR）基因与毒力因子（VF），以评估生物安全性。盆栽试验中，将细菌联合体接种于一年生桑娇维塞葡萄树，在渐进干旱条件下（从100%蒸散量ET逐渐降至0%）监测新梢生长、光合参数（如光合速率A、气孔导度gs）及生物量分配。
结果
从干旱胁迫的葡萄根际共获得132株分离株，经去重后保留124株独特菌株，分属厚壁菌门（Firmicutes，54.39%）、变形菌门（Proteobacteria，28.07%）、放线菌门（Actinobacteria，14.91%）和拟杆菌门（Bacteroidota，2.63%）。其中50株在24% PEG 6000胁迫下表现出高耐受性（OD600> 0.5），主要为假单胞菌属（Pseudomonas，24.5%）和链霉菌属（Streptomyces，20.4%）。基于PGPT排名，最终选定九株菌用于盆栽试验，包括P. glycinis UC4449、E. ludwigii UC4450、B. licheniformis UC4521等。相容性测试显示部分菌株间存在拮抗作用，因此将菌株分至四个联合体（BC1-BC4）以避免负面互作。全基因组功能预测揭示了这些菌株携带丰富的PGPT相关基因，如参与磷 solubilization的pho调控子、铁载体合成基因（如pvd、pch操作子）及植物激素调控基因（如trp簇）。生物安全性筛查显示，多数菌株的AMR与VF基因为内在型或低风险，但E. ludwigii UC4450携带blaACT-12等临床相关耐药基因，需进一步评估。盆栽试验中，BC1与BC2对新梢生长无显著影响，而BC3与BC4分别使新梢长度增加35.5%与26.5%。BC3在供水充足早期促进新梢伸长，而BC4在干旱胁迫下表现更优，在停止灌溉5天后仍维持较高光合活性（4.33 μmol CO2m-2s-1）与气孔导度（0.06 mol m-2s-1），其他处理则几乎完全关闭气孔。收获时，BC3与BC4均显著增加根生物量。
讨论
本研究验证了从干旱胁迫葡萄根际分离的PGPR联合体在促进植物生长与增强抗旱性方面的潜力。BC3与BC4的不同表现模式表明其作用机制存在差异：BC3可能在非胁迫条件下通过营养活化（如IAA生产、磷钾 solubilization）刺激生长，而BC4在干旱下通过维持水分关系（如EPS生产、气孔调节）发挥优势。菌株间的相容性与功能互补性是联合体成功的关键，例如BC4中包含的假单胞菌与肠杆菌菌株可能通过协同生产EPS与铁载体增强根际保湿与铁获取。然而，BC1与BC2的无效性提示菌株组合需谨慎，避免拮抗作用。全基因组分析为菌株功能提供了分子依据，但基因存在并不等同于表达，后续研究需结合转录组学验证。生物安全性方面，E. ludwigii UC4450的AMR基因需通过长读长测序确认其染色体定位与可移动性，确保田间应用安全。总体而言，理性设计的PGPR联合体为可持续葡萄栽培提供了有前景的工具，尤其在气候变暖导致干旱频发的背景下。
结论
本研究通过整合分离、体外筛选、基因组表征与体内验证的流程，成功开发出两种功能性PGPR联合体（BC3与BC4），能够显著提升葡萄幼苗在正常与干旱条件下的生长。BC3适用于供水充足环境以加速早期建园，而BC4在干旱胁迫下表现突出，有助于维持植株生理活性。未来需开展田间试验验证其长期效果，并优化菌剂配方与施用策略，以推动PGPR联合体在葡萄栽培中的实际应用。
