耐盐解磷真菌通过多机制协同提升高粱在盐渍土壤中的磷营养与生长适应性

本研究针对盐渍土壤中磷有效性低制约作物生长的问题，通过分离筛选耐盐解磷真菌（PSF），系统评估其促生特性及对高粱磷营养的改善效应。研究发现Penicillium oxalicum（PO）菌株具有优异的耐盐性（耐受2% NaCl）和解磷能力（P、Zn溶出量提高1.1-10.5倍），其分泌的有机酸（以抗坏血酸和丁酸为主）和功能基因（pqqC/gcd/phoD/ppk）协同驱动磷活化。田间试验证实接种PSF使高粱根际磷含量提升3.8-11倍，植株磷吸收量显著增加，为盐渍土壤微生物肥料开发提供理论依据。

　　

在全球盐渍化土壤面积持续扩大的背景下，作物面临盐胁迫与营养缺乏的双重挑战。盐渍土壤中的高离子浓度不仅引发渗透胁迫，更通过离子拮抗作用显著降低磷等必需元素的有效性。传统磷肥的过量施用不仅增加生产成本，更导致环境污染与资源浪费。因此，挖掘盐渍环境中具有磷活化功能的微生物资源，成为实现农业可持续发展的关键突破口。

近期发表于《Environmental Microbiome》的一项研究，通过从盐渍化农田作物根际分离筛选耐盐解磷真菌（Phosphorus-solubilizing fungi, PSF），系统解析了其促生特性与分子机制，并验证了其对高粱生长与磷营养的改善效果。该研究为盐渍土壤微生物肥料开发提供了重要的菌种资源与理论依据。

研究团队采用选择性培养基从小麦、高粱、珍珠粟和芥菜根际土壤中分离真菌，通过耐盐性（2% NaCl）和解磷能力（TCP溶出试验）双重筛选，最终获得5株优势菌株：Penicillium oxalicum（PO）、Talaromyces islandicus 1（Tal1）、Talaromyces islandicus 2（Tal2）、Penicillium canescens（PC）和Penicillium setosum（PS）。研究通过形态学与ITS序列分析完成菌种鉴定，并进一步检测了有机酸分泌谱、植物促生性状（产IAA、铁载体、HCN、氨等）及解磷相关基因（pqqC、gcd、phoD、ppk）的表达。通过盆栽试验评估了不同盐度水平（EC_e 2.1-12.2 dS m^-1）下菌剂对高粱生长、磷吸收及根际微生态的影响。

主要技术方法包括：①真菌分离与分子鉴定（ITS测序）；②表型特征分析（溶磷指数、有机酸HPLC检测、铁载体定量）；③功能基因检测（PCR扩增pqqC/gcd/phoD/ppk基因）；④显微观察（SEM观察根际定殖、EDS元素分析）；⑤盆栽试验（四盐度水平×六接种处理）；⑥土壤磷组分分级测定（Chang-Jackson法）。

耐盐解磷真菌的筛选与特性表征

系统发育分析显示PO与Talaromyces islandicus亲缘性最近（登录号MZ817980-MZ817983）。PO在2% NaCl下仍保持最高生物量，其溶磷量（34.19 mg L^-1）、锌溶解指数（6.50）及铁载体产量（10.06 meq L^-1）均显著优于其它菌株。有机酸组分分析表明Tal1以抗坏血酸为主（65.28 mg L^-1），其余菌株以丁酸为主导（9.02-9.74 mg L^-1）。基因检测证实所有菌株均携带酸解（pqqC、gcd）与酶解（phoD、ppk）相关基因。

磷活化与转移机制

添加TCP的培养基中真菌菌丝磷含量提升3.3-3.9倍（达1.43-3.82%），EDS分析显示接种PO的根际磷信号显著增强。SEM观察证实菌丝在根表形成致密鞘状结构（Hyphal Sheath），接种根系的磷含量较对照提升3.8-11.0倍。

接种效应与盐度互作

盆栽试验表明接种PO使高粱地上部生物量提高46%，根冠比降低19%，磷吸收量增加最多（p<0.05）。盐度升至12.2 dS m^-1时，接种效应减弱但仍显著优于对照。Na⁺/K⁺比在接种后下降，表明菌剂缓解了离子毒害。

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-1); C: Control; PO: Penicillium oxalicum ST2; Tal1: Talaromyces islandicus 1 ST3; Tal2: Talaromyces islandicus 2 ST4; PS: Penicillium setosum ST7; PC: Penicillium canescens ST1; capped lines on bars are standard deviation; numbers and bars followed by different letters(a-o) are significantly different(p≤0.05)'>

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根际微生态与磷形态转化

接种使根际细菌与真菌数量增加，放线菌减少。Olsen-P含量提升最显著（PO处理达47.6 mg kg^-1），而有机磷与钙结合磷库下降。冗余分析表明铁载体、氨、HCN和有机酸共同解释了46-47%的磷库变异（p=0.006），其中铁载体产量与 Olsen-P响应度呈强正相关（r=0.80）。

2=0.65). F1: Penicillium oxalicum ST2(PO); F2: Talaromyces islandicus 1 ST3(Tal1); F3: Talaromyces islandicus 2 ST4(Tal2); F4: Penicillium setosum ST7(PS);F4: Penicillium canescens ST1(PC);AP:Olsen's P;TP:Total P;ORGP:Organic P;IPOP:Inorganic P;SBP: Saloid bound P;CP:Calcium bound P;ALBP:Aluminum bound P;FP:Iron bound P;OP:Occluded P;Sid:Siderophore production;AMMO:Ammonia production;OA:Organic acid production;EALP:Extracellular alkaline phosphatase;EACP:Extracellular acidic phosphatase;HCN Hydrogen cyanide production;DWS: Shoot Dry weight(g pot^-1);DWR:Root Dry weight(g pot^-1);PC:P-concentration(mg kg^-1);PU:P-uptake(mg pot^-1);NAKR:Na⁺/K⁺ratio'>

本研究证实耐盐解磷真菌通过多机制协同（有机酸分泌、基因表达调控、根际定殖）有效活化盐渍土壤中的固定态磷，改善高粱磷营养状况并增强盐适应能力。Penicillium oxalicum（PO）菌株展现出最优的应用潜力，其铁载体与丁酸合成能力在缓解铁限制与病原抑制方面具有协同效应。研究为盐渍土壤微生物肥料开发提供了理论基础与高效菌种资源，对推动低磷胁迫地区的生态农业发展具有重要意义。后续研究需重点考察菌剂在不同作物系统中的普适性及田间规模化应用的稳定性。