Cronobacter sp. BR4与椰枣生物炭对盐胁迫下番茄生理的协同效应

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Synergistic Effects of Cronobacter sp. BR4 and Date Palm Biochar on Salt-Stressed Tomato Physiology

本研究评估了Cronobacter sp. BR4与生物炭协同作用对盐胁迫下番茄植物生长及生理生化响应的影响。通过16S rDNA测序确认BR4为Cronobacter sp.，其具有IAA生产、解磷及耐盐特性。体外实验显示BR4显著促进烟草幼苗生长。结合生物炭后，番茄在盐胁迫下生长参数、叶绿素、脯氨酸及抗氧化酶活性显著提升，钾离子吸收增加而钠离子减少，证实其协同增效作用及可持续土壤改良潜力。

　　

摘要

目的

本研究旨在评估Cronobacter sp. BR4和生物炭（biochar）联合使用对盐胁迫下番茄植株的形态生理和生化反应的影响。

方法

通过16S rDNA测序分析鉴定出细菌菌株BR4，并利用体外烟草幼苗评估其促进植物生长的潜力。同时，还对其抗菌敏感性进行了检测。生物炭（BC）通过340°C的热解工艺制备，并对其进行了表征。为了研究BR4和BC在盐胁迫（100 mM NaCl）条件下对番茄植株的影响，测量了多个参数，包括生长特性、总叶绿素和脯氨酸含量、抗氧化酶活性、非酶类抗氧化剂水平以及钾和钠离子浓度。

结果

基于16S rDNA测序分析，根际细菌分离株BR4被鉴定为Cronobacter sp.。由于该菌株具有显著的促进植物生长的特性，如产生吲哚乙酸（IAA）、溶解磷酸盐、耐盐性、对抗生素的敏感性以及非溶血行为，因此被选为进一步研究的对象。其有益效果首先在体外实验中得到验证：BR4显著促进了烟草幼苗的生长，表现为叶片数量、茎和根的长度以及新鲜生物量的增加。后续在番茄植株上的实验表明，BR4和BC的联合应用在非盐性和盐性条件下均显著提高了植株的生长表现。在盐胁迫下，这种组合显著改善了关键生长指标，如植株高度和总生物量。此外，生理和生化分析显示，BR4+BC处理使总叶绿素和脯氨酸含量分别提高了145%和74%。抗氧化活性也有所增强，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、酚类化合物和黄酮类物质的含量分别增加了1.11倍、1.72倍、1.12倍和1.13倍。此外，该处理使茎中的钾（K?）积累增加了19.6%，根中的钾积累增加了100.1%，同时显著降低了茎中钠（Na?）的吸收量（茎中降低47.8%，根中降低50.8%）。钠含量的降低可能与脯氨酸介导的渗透调节和增强的抗氧化防御机制有关。此外，将BC与BR4结合使用可能通过提高生物炭的离子交换能力以及促进植物与根际固氮菌（PGPR）的相互作用，进一步限制土壤中钠离子的可用性。

结论

本研究结果表明，Cronobacter sp. BR4和生物炭的联合使用显著改善了番茄植株的生长和生理反应，尤其是在盐胁迫条件下。这种处理的协同效应通过促进钾的吸收并限制钠在植物组织中的积累，有助于维持离子平衡。这些结果强调了BR4-BC组合作为一种可持续且高效的生物肥料方法，在减轻盐度对作物生长影响的方面的潜力。因此，这种综合方法为提高植物耐盐性和改善盐渍化农业环境中的土壤质量提供了一种可行且环保的策略。