光调控根际微生态缓解烟草连作障碍的机制研究

《Plant and Soil》：Light-induced soil legacy alleviates continuous cropping adversity on Nicotiana benthamiana growth

本研究针对可控环境农业(CEA)中连作障碍(CCO)与光胁迫问题，由科研团队通过三季连续栽培实验，发现中光照会通过化感物质(如2,4-二叔丁基酚)破坏微生物平衡加剧CCO，而高光照能促进有益微生物(如假单胞菌)生长并缓解CCO，为可持续CEA管理提供了理论依据。

　　

光照诱导的土壤 legacy 效应能够缓解本氏烟(Nicotiana benthamiana)连续 cropping 过程中的生长逆境。研究旨在探究可控环境农业(CEA)中不同光强度如何通过调控根际微生物群、土壤性质和化感物质之间的相互作用，从而引发或缓解植物的连续 cropping 障碍(CCO)。

研究方法以本氏烟为模型植物，在三个连续种植季节中，观察其在不同光强度下的生理响应、根际微生物动态、土壤特性及化感物质 profile。

结果显示，低光照显著抑制植物生长，但连续 cropping 本身在前三季影响较小。相比之下，中光照导致显著的CCO，高水平的化感物质（特别是2,4-二叔丁基酚和二甲苯）通过抑制有益细菌（如链霉菌_Streptomyces、马西利亚菌_Massilia），减少发酵和固氮等功能，并增加反硝化等过程，从而扰乱微生物平衡。这种破坏抑制了植物生长并加剧了CCO。土壤 legacy 测试表明，去除负面 legacy（化感物质和有害微生物）可消除CCO，凸显其关键作用。光驱动的微生物组变化在第三季加剧。高光照减少了第二季和第三季之间的产量下降，支持了更多有益微生物。在高光照条件下，较高的化感物质水平促进了有益微生物（如假单胞菌_Pseudomonas、黄杆菌_{Flavobacterium}），刺激植物生长并缓解CCO。

结论指出，光强度通过调控根际微生物结构和化感物质来影响连续 cropping 障碍，这些发现为可持续CEA管理提供了参考。