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在农业生产中，化学肥料和农药的过度使用带来诸多问题。研究人员开展了红球菌（Rhodococcus ruber）GXMZU2400 释放的挥发性有机化合物（VOCs）的研究。结果发现其能促进植物生长、抑制病菌，主要成分是二甲基二硫（DMDS）和二甲基三硫（DMTS）。这为农业绿色发展提供新方向。
在农业的大舞台上，化学肥料和农药曾是增产保收的 “得力助手”。但随着时间推移，它们的过度使用却带来了一系列麻烦。土壤中的养分平衡被打破，重金属不断积累，原本疏松的土壤变得紧实，微生物的活动也受到抑制；不仅如此，这些化学物质还会悄悄渗入水循环系统，污染宝贵的水资源。如何解决这些问题，实现农业的绿色可持续发展，成为了科研人员亟待攻克的难题。
广西民族大学的研究人员踏上了探索之旅，他们将目光聚焦于植物根际微生物。从互花米草（Spartina alterniflora）的根际土壤中，分离出了一株神奇的菌株 —— 红球菌（Rhodococcus ruber）GXMZU2400，并对其释放的挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）展开深入研究。研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，为农业发展带来了新的曙光。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是基因测序技术，通过 16S rDNA 测序和全基因组测序，准确鉴定菌株种类；二是固相微萃取 - 气相色谱 - 质谱联用技术（SPME/GC - MS），用于分析 VOCs 的成分；三是转录组分析技术，探究植物在 VOCs 处理下基因表达的变化。
研究结果如下：
- 菌株鉴定：经显微镜观察和基因测序，确定 GXMZU2400 为红球菌。通过构建系统发育树，对比 16S rDNA 序列和 28 个管家基因序列，以及计算平均核苷酸同一性（ANI）和数字 DNA - DNA 杂交（dDDH）值，明确了它与红球菌的紧密亲缘关系。
- 促生作用：用 GXMZU2400 的 VOCs 处理拟南芥（Arabidopsis thaliana），结果令人惊喜。拟南芥的叶长、叶宽、根数量和鲜重显著增加，开花期也提前了。在番茄实验中，添加色氨酸的 GXMZU2400 菌液同样促进了番茄植株生长，茎高、叶数、鲜重和干重都有所上升 。
- 抑菌效果：GXMZU2400 的 VOCs 对多种植物病原菌表现出抑制作用，如燕麦镰孢菌（Bipolaris sorokiniana）、寄生隐丛赤壳菌（Cryphonectria parasitica）、尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、拟禾谷镰刀菌（Fusarium pseudograminearum）和黄瓜球腔菌（Plectosphaerella cucumerina），抑制率各不相同，同时还改变了病原菌的生长形态。
- 成分分析：利用 SPME/GC - MS 技术分析发现，GXMZU2400 释放的 VOCs 主要成分是二甲基二硫（DMDS）和二甲基三硫（DMTS），且 DMDS 的相对含量更高。
- 单成分作用：用不同浓度的 DMDS 和 DMTS 分别处理拟南芥和病原菌。结果显示，二者在一定浓度下能促进拟南芥生长，但对根长有抑制作用；同时，它们对多种病原菌都有抑制效果，DMTS 甚至对部分病原菌有致死作用 。
- 转录组分析：对经 VOCs 处理的拟南芥进行转录组分析，发现大量差异表达基因（DEGs）。这些基因富集在多个生物过程、细胞组分和分子功能相关的通路中，如植物 - 病原菌互作、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路、碳固定、氮代谢等。此外，还筛选出了一些与植物生长和防御相关的关键基因，它们的表达变化与植物的生长和防御反应密切相关。
研究结论和讨论部分指出，红球菌 GXMZU2400 释放的 VOCs 具有显著的促植物生长和抑菌能力，DMDS 和 DMTS 是主要活性成分。转录组分析揭示了 VOCs 影响植物生长和防御的潜在分子机制，如增强 C4途径、诱导防御反应等。然而，仍有一些问题有待进一步研究，例如 VOCs 如何帮助植物抵抗病原菌，以及 DMDS 和 DMTS 在分子水平上对植物的具体作用机制。这项研究首次发现了红球菌 GXMZU2400 这一新型植物生长促进根际细菌（PGPR），并深入探究了其 VOCs 的作用机制，为农业生产中减少化学肥料和农药的使用提供了理论依据，有助于推动农业向绿色、高效的方向发展。
