有益根际细菌，即植物生长促进根际细菌（Plant Growth-Promoting Rhizobacteria, PGPR），能够提高农业生产力。本研究旨在分离、鉴定并评估本土根际芽孢杆菌（Bacillus）菌株在樱桃番茄（Solanum lycopersicum L.）栽培中的植物生长促进特性及其生物防治潜力。研究人员从樱桃番茄根际分离出三株芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）E‑30、苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）F1-32和短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）G‑33），并利用形态学、生物化学及16S rRNA基因序列分析对其进行了鉴定。随后，研究人员评估了这些分离株的植物生长促进属性以及对病原真菌链格孢菌（Alternaria alternata）的拮抗活性。包含五种不同处理的温室盆栽实验表明，多菌株细菌群落（处理E）对植物生长参数的改善最为显著。与未接种的对照组相比，应用该群落使根长和茎长分别增加了14.3%和20.5%，同时根鲜重和相对叶绿素含量（SPAD值）分别增加了22.1%和18.2%。在单个菌株中，苏云金芽孢杆菌（B. thuringiensis）F1-32表现出强烈的拮抗活性，在体外抑制了链格孢菌（A. alternata）菌丝生长达46.27%。值得注意的是，该研究强调了本地来源的多菌株群落在性能上优于单独接种，这为本土芽孢杆菌（Bacillus）菌株在可持续番茄生产中的协同潜力提供了新的证据。总体而言，研究结果表明，这些本地适应的芽孢杆菌分离株，特别是作为群落应用时，可作为有效的生物刺激剂，成为可持续樱桃番茄生产中化学肥料和杀菌剂的环保替代品。
论文解读：本土芽孢杆菌群落对樱桃番茄促生与抗病机制研究
研究背景与意义
番茄（Solanum lycopersicum L.）作为全球重要的经济作物，其生产正面临可耕地减少、气候变暖及土传病害等多重挑战。其中，由链格孢菌（Alternaria alternata）引起的病害可导致番茄减产高达79.00%。长期以来，化学肥料和农药的过度使用带来了严重的环境风险。因此，寻求能够增强土壤生物活力、促进植物生长并防控病害的生态策略显得尤为迫切。植物生长促进根际细菌（PGPR）能够通过固氮、溶磷、合成植物激素及分泌抗生代谢产物等直接或间接机制，成为农业可持续发展的关键。尽管针对单一芽孢杆菌（Bacillus）菌株的研究较多，但关于源自同一本土根际环境的多菌株协同应用仍缺乏深入探讨。为此，研究人员开展了此项研究，旨在挖掘本土芽孢杆菌资源，评估其单独及联合应用的促生与生物防治潜能，相关成果发表在了《Journal of Crop Health》期刊上。
关键技术方法
研究人员于土耳其当地樱桃番茄根际采集土壤样本，通过稀释涂布法分离纯化细菌，并利用16S rRNA基因测序进行分子鉴定。为评估其植物促生（PGP）特性，研究人员测定了分离株产吲哚-3-乙酸（IAA）、铁载体（Siderophore）、溶磷能力及固氮酶活性，并检测了胞外酶（如几丁质酶、纤维素酶）的分泌情况。抗真菌活性通过双重培养法测定其对链格孢菌的抑菌率。在温室盆栽实验中，研究人员设置了未接种对照、三种单菌株接种及多菌株混合群落接种共五个处理组，在标准化条件下培育30天后，系统测量了植株的根茎长度、生物量及叶绿素相对含量（SPAD）。
研究结果
分子鉴定
通过16S rRNA基因序列分析，研究人员确认分离出的三株细菌均属于芽孢杆菌属（Bacillus），分别为枯草芽孢杆菌（B. subtilis）E-30、苏云金芽孢杆菌（B. thuringiensis）F1-32和短小芽孢杆菌（B. pumilus）G-33，它们在系统发育树上分属不同的进化分支。
形态与生化特征
表型鉴定显示，这三株菌均为革兰氏阳性且能形成芽孢的芽孢杆菌，具备典型的生理生化反应特征。
植物生长促进（PGP）性状
所有分离株均展现出至少两种以上的促生特性。枯草芽孢杆菌E-30具备固氮、溶磷、产铁载体和产IAA能力；苏云金芽孢杆菌F1-32具有溶磷、产铁载体和产IAA能力；短小芽孢杆菌G-33则具备固氮、产铁载体和产IAA能力。
产吲哚-3-乙酸（IAA）
IAA是调节植物根系构型的关键激素。研究发现，苏云金芽孢杆菌F1-32的产IAA能力最强，达到144.2 µg mL-1，其次是短小芽孢杆菌G-33（83.2 µg mL-1）和枯草芽孢杆菌E-30（45.1 µg mL-1）。
溶磷与产铁载体
在溶磷指数（PSI）方面，苏云金芽孢杆菌F1-32表现最佳（PSI = 4.13），枯草芽孢杆菌E-30次之（PSI = 1.57）。铁载体产生指数（SPI）同样由苏云金芽孢杆菌F1-32领跑（SPI = 3.51），枯草芽孢杆菌E-30为2.34。
固氮作用
在无氮培养基上的生长实验证实，枯草芽孢杆菌E-30和短小芽孢杆菌G-33均具备潜在的生物固氮能力，有助于提升土壤氮素有效性。
酶谱与生物防治潜力
所有菌株均能分泌果胶酶和几丁质酶，而枯草芽孢杆菌E-30还额外具备纤维素酶活性。基于其广谱的酶活性和高溶磷能力，枯草芽孢杆菌E-30和苏云金芽孢杆菌F1-32被选入抗真菌测试。结果显示，苏云金芽孢杆菌F1-32对链格孢菌的抑制率最高，达到46.27%，枯草芽孢杆菌E-30也达到了42.04%。
温室盆栽评价
盆栽试验验证了实验室结果的可靠性。接种PGPR显著促进了番茄幼苗的营养生长。叶绿素含量（SPAD值）在群落接种组提升了18.2%。虽然短小芽孢杆菌G-33单菌处理获得了最长的根长（6.73 cm），但从整体来看，多菌株群落（处理E）在综合指标上表现最优，其茎长达到7.63 cm，根长和茎干重也均为最高，证明了微生物群落接种在加速幼苗建植方面的优势。
协同效应
研究特别指出，多菌株群落（E-30、F1-32、G-33混合）在促进植物生长的各项参数上均显著优于单一菌株接种。这表明本土芽孢杆菌间存在显著的协同互作，这种联合应用策略比单一接种更能稳定、高效地发挥功能。
总结与讨论
本研究成功从樱桃番茄根际分离出三株具有优良促生与拮抗特性的本土芽孢杆菌。研究不仅证实了枯草芽孢杆菌E-30的高效溶磷能力、苏云金芽孢杆菌F1-32的高水平IAA分泌及强效抗真菌活性，以及短小芽孢杆菌G-33的固氮与根系诱导能力，更重要的是揭示了将这三种菌株构建成多菌株群落后的协同增效作用。温室试验证明，该群落能最有效地提升番茄幼苗的根系发育、生物量积累及光合效率。
讨论部分强调，相比于单一菌株，利用本土微生物构建的群落更能适应复杂的根际环境，通过功能互补实现对土传病原菌链格孢菌的有效抑制，并全面提升宿主植物的营养吸收与生长状态。这项研究为开发替代化学肥料与农药的本土微生态制剂提供了坚实的理论依据与应用潜力，对推动番茄产业的可持续发展具有重要的实践意义。
