综述：植物促生菌的双重性：效益、风险及可持续应用路径

这篇综述系统剖析了植物促生菌(PGPB)在农业中的双重角色：既能通过固氮、溶磷、产激素(如IAA)和诱导系统抗性(ISR)提升作物生产力，又可能因过度产素(如乙烯前体ACC)、释放氰化氢(HCN)及破坏土壤微生物多样性(如降低AMF丰度)引发生态风险。文章强调需通过多组学技术优化菌株筛选，平衡农业效益与生态安全。

　　

植物促生菌的双重性：从盟友到潜在胁迫源

摘要
植物促生菌(PGPB)通过固氮、溶磷、产植物激素等机制促进作物生长，但其过度增殖可能导致根系抑制、土壤微生物失衡等负面效应。环境因素(如pH<5.5或>8.5)、宿主基因型及菌株特性共同决定其功能导向。

有益机制与矛盾现象
PGPB通过直接途径(如固氮酶nifH基因表达、铁载体介导的Fe³⁺
螯合)和间接途径(如ACC脱氨酶降低乙烯毒性)发挥作用。但实验室成功案例中约7.5%在田间表现为抑制，例如Arthrobacter sp.在干湿交替条件下因过量生物膜抑制玉米生长。

植物健康威胁的三重机制

1. 激素失衡：高浓度吲哚乙酸(IAA)激活ACC合成酶，触发乙烯介导的根伸长抑制。Enterobacter sp. I-3通过抑制赤霉素通路阻碍萝卜幼苗发育。
2. 毒性代谢物：假单胞菌PAO1产生的氰化氢(HCN)阻断细胞色素c氧化酶，而芽孢杆菌GB03释放的2,5-二甲基吡嗪通过水杨酸(SA)途径诱导细胞凋亡。
3. 资源竞争：PGPB与菌根真菌竞争碳源，如Azospirillum brasilense使AMF丰度降低40%。

土壤生态级联效应
接种PGPB可导致：

• 微生物多样性破坏：Sinorhizobium meliloti使苜蓿根际γ-变形菌减少50%
• 养分循环紊乱：高氮肥抑制氨氧化细菌Nitrosomonas
• 基因转移风险：转基因菌株通过接合质粒传播bla_TEM
  等抗性基因

风险调控策略

1. 精准筛选：全基因组测序(WGS)剔除含phzM(吩嗪毒素基因)菌株
2. 递送优化：海藻酸钠微囊化保护菌体免受UV伤害
3. 土壤管理：维持pH 6-7并添加生物炭缓冲毒性
4. 合成菌群：Bradyrhizobium与Leclercia adecarboxylata联用使大豆增产30%

未来挑战
需建立：

• 代谢物毒性阈值数据库(如IAA<76.6 μM安全浓度)
• 长期生态监测网络追踪ARGs扩散
• CRISPR编辑技术敲除有害基因簇

该领域正从经验应用转向精准微生物组工程，需在农业需求与生态安全间寻求动态平衡。