综述：微生物胞外多糖的生物刺激作用：机制与农业应用

摘要

微生物胞外多糖（EPS）是由细菌（包括蓝细菌）和真菌分泌的高分子量碳水化合物聚合物，作为可持续作物生产的生物刺激剂而受到越来越多的关注。尽管相关文献日益增多，但将EPS的结构和理化性质与植物下游分子反应联系起来的综合分析仍然不足。本文通过采用结构-功能-组学框架来填补这一空白，从EPS的化学组成（包括电荷、分子量、亲水性和流变行为）出发，追踪其通过植物感知机制所引发的转录组和代谢变化。在根际环境中，EPS有助于稳定土壤团聚体、保持水分以及螯合重金属，从而改善干旱、盐碱和金属毒性条件下的根区环境。在植物表面，LysM结构域受体样激酶能够识别具有特定结构的EPS并启动信号级联反应。最终效果（如共生、免疫或促进生长）取决于EPS的具体结构。多项作物系统的转录组和代谢组研究表明，EPS暴露会调节光合作用、碳水化合物代谢、抗氧化防御以及包括苯丙素类、黄酮类和萜类在内的次生代谢产物的生物合成。涉及水杨酸、茉莉酸、脱落酸和生长素的植物激素网络也会受到影响，不过目前尚缺乏直接证据表明高分子量EPS能够作为激素调节因子发挥作用。本文专门讨论了蓝细菌EPS这一具有独特结构特性的研究不足的领域。最后，本文指出了亟需填补的知识空白，特别是关于EPS在植物中介导的表观遗传效应的研究完全缺失，并提出了将EPS研究成果转化为实际应用生物刺激剂技术的方向。