综述:系统综述揭示在田间水平评估PGPB缓解植物非生物胁迫功效的标准化方案存在的空白

《Rhizosphere》:Systematic review reveals gaps in standardized protocol to determine efficacy of PGPB use in plants grown under abiotic stress conditions at the field level

【字体: 时间:2025年10月19日 来源:Rhizosphere 3.5

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  本综述基于PRISMA指南,系统分析了212篇文献,指出植物根际促生菌(PGPB)研究存在田间验证不足、缺乏标准化协议等关键问题。尽管PGPB(如Bacillus、Pseudomonas等)通过ACC脱氨酶、生长素产生等机制缓解干旱/盐胁迫,但现有研究多集中于种子液体接种的单一菌株,且在可控环境下进行,亟需建立田间水平的通用功效评价指标。

  
引言:气候变化背景下的PGPB研究挑战
随着气候变化导致极端天气事件频发,农作物遭受干旱、盐渍化及金属毒害等非生物胁迫的问题日益严峻。植物根际促生菌(PGPB)作为一种环境友好的生物解决方案,在实验室和温室条件下已展现出显著抗逆潜力,但其田间应用效果存在不稳定性和争议。本研究通过系统性文献回顾(2017-2023年),旨在揭示PGPB田间应用标准化协议的缺失环节,为未来研究提供方向性指导。
研究方法:PRISMA框架下的系统性分析
基于PRISMA指南的四阶段筛选流程(识别-筛选- eligibility-纳入),从Scopus数据库获取566篇文献,最终纳入212篇符合标准的研究。围绕四个核心问题展开分析:PGPB施用方法、功效评价指标、菌株分类特征及作用机制,特别关注田间试验与可控环境试验的差异。
主要发现
应用方式与实验设计的局限性
研究发现约60%的PGPB研究采用单一菌株液体接种方式,且主要集中于种子处理(特别是谷物类作物)。高达75%的实验在生长室或温室可控环境下进行,仅不足25%涉及田间验证。这种实验设计的偏差导致PGPB在实际农业环境中的适应性和稳定性评估不足。
功效评价指标失衡
植物生理参数(如光合色素含量、生物量)成为最常用的PGPB功效评价指标(占比68%),而土壤微生物群落变化、接种菌株定殖动态等关键机制指标研究严重缺失。此外,仅15%的研究涉及植物不同生育期(如开花期)的PGPB干预效果评估。
菌株多样性与应用潜力的不匹配
尽管Bacillus(32%)、Pseudomonas(28%)和Enterobacter(11%)为最常研究的PGPB属,但系统鉴定出的潜在有益菌属达60余种。这种研究注意力集中与微生物实际多样性的反差,限制了PGPB资源的高效开发利用。
胁迫类型与作用机制的特异性
干旱(25.5%)、盐胁迫(21.5%)及金属毒害(15%)是PGPB研究的主要标的方向。作用机制方面,1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶活性(42%)、色氨酸诱导生长素合成(38%)及溶磷能力(35%)被广泛报道,但多机制协同作用的研究不足20%。
结论与展望
本综述揭示当前PGPB研究存在三大核心缺口:一是缺乏跨研究可比性的标准化田间试验协议;二是过度依赖单一功效指标,忽视土壤-植物-微生物互作系统的整体评估;三是对稀有PGPB菌株资源的开发不足。未来研究应聚焦于建立包含分子生物学、土壤生态学和作物表型组学的多维度评价体系,推动PGPB从实验室向田间的转化应用。
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