根际细菌生物制剂通过调控生理生化通路增强芥菜抗旱性及土壤健康的田间验证

针对干旱胁迫导致芥菜产量骤降17%-94%的严峻问题，印度农业研究委员会团队开发出含Bacillus sp. MRD-17和B. casamancensis MKS-6的乳液型根际细菌生物制剂。两年田间试验表明，该制剂使种子产量提升17.4-27%，通过提高相对含水量(RWC)、光合色素及土壤酶活性(FDA水解酶、碱性磷酸酶等)，显著缓解生殖期干旱胁迫，为旱区作物抗逆栽培提供创新解决方案。

　　

随着气候变化加剧，干旱已成为威胁全球粮食安全的首要非生物胁迫因素。在印度西北部旱作农业区，作为重要油料作物的芥菜(Brassica juncea)面临严峻挑战——生殖期遭遇干旱可导致产量断崖式下降达94%，这种"产量悬崖"现象与作物关键生育期水分敏感特性密切相关。传统灌溉方案在资源匮乏区难以实施，而现有微生物制剂普遍存在保质期短(≤3个月)、田间效果不稳定等问题。更棘手的是，干旱胁迫会破坏土壤微生物群落，形成"土壤退化-作物低产"的恶性循环。如何通过微生物技术打破这一僵局，成为旱区农业亟待破解的科学难题。

印度农业研究委员会微生物研究所联合芥菜研究所的科研团队，在《South African Journal of Botany》发表突破性研究成果。研究人员从18种配方中筛选出两种保质期达12个月的乳液型生物制剂B1/B2(含Bacillus sp. MRD-17)和B3(含MRD-17与Bacillus casamancensis MKS-6复合菌)，通过两年田间裂区试验，系统评估了不同灌溉制度(雨养、1次和2次灌溉)下制剂对芥菜生理生化、产量及土壤健康的调控效应。关键技术包括：采用乳化剂-稳定剂-油复合体系开发长效液态制剂，通过CFU计数评估12个月存活性；测定叶片相对含水量(RWC)、叶绿素、脯氨酸和SOD活性等生理指标；分析土壤脱氢酶、荧光素二乙酸酯水解酶(FDA)和碱性磷酸酶等微生物活性标志物。

【Rhizobacteria and culture conditions】
研究选用已证实具抗旱促生功能的菌株Bacillus sp. MRD-17和B. casamancensis MKS-6，其在低渗透压下仍能维持植物促生(PGP)特性，包括产吲哚乙酸(IAA)、铁载体等能力。

【Rhizobacterial bioformulations evaluation in vitro】
配方T4(B1)和T18(B2)在12个月储存期内保持10⁸ CFU/mL活菌数，且PGP特性稳定。乳液稳定性测试显示其抗相分离性能优于常规载体制剂。

【Field performance of bioformulations】
在2019-2021两个生长季中，生物制剂处理组呈现显著优势：雨养条件下RWC提升23.7%，叶绿素a/b比值优化；SOD活性降低31.2%表明氧化损伤减轻。特别值得注意的是单次灌溉+B3处理使种子产量达2.71吨/公顷，较对照增产27%。

【Soil biological properties】
生物制剂显著激活土壤酶系统：脱氢酶活性提升2.1倍，FDA水解酶增加78%，微生物量碳(MBC)提高62.4%。这种"根际益生效应"在限水条件下尤为突出。

【Discussion】
液态制剂通过油相微环境保护菌体，其疏水特性可能增强菌株在根际的定殖。产量提升机制涉及三重调控：①通过ACC脱氨酶降低乙烯胁迫；②铁载体促进微量营养吸收；③微生物衍生的胞外多糖改善土壤持水性。

【Conclusion】
该研究创制出首个针对旱区芥菜的长效根际细菌制剂，实现"抗逆-增产-养地"三位一体效应。制剂使有限灌溉水分利用效率提升39%，为应对气候变化下的旱作农业提供关键技术支撑。未来研究将聚焦分子机制解析及大田推广模式优化。

这项研究的创新性体现在三方面：首次将乳液稳定技术应用于抗旱微生物制剂开发；建立土壤酶活性-FDA水解酶-MBC联合作物响应的评价体系；证实单一菌株制剂(B1/B2)与复合菌制剂(B3)在不同灌溉制度下具有互补优势。这些发现为发展"气候智能型"农业提供了重要的理论与实践依据。