Priestia aryabhattai MD-27和粉煤灰在番茄中的综合作用：一种针对根结线虫（Meloidogyne incognita）管理和缓解胁迫的双重策略

《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Integrated Role of Priestia aryabhattai MD-27 and Fly Ash in Tomato: A Dual Strategy for Meloidogyne incognita Management and Stress Alleviation

番茄根结线虫（Meloidogyne incognita）防治研究中，飞灰（FA）与Priestia aryabhattai MD-27菌株协同作用显著降低线虫卵孵化率（85.50%）和土壤虫口密度（90%），同时提升植物抗氧化酶活性（如SOD 106.3%）及果实产量。

　　全球粮食安全正面临多种生物和非生物胁迫因素的挑战，这些因素对植物的生长和产量产生了不利影响。其中，植物寄生线虫（Plant Parasitic Nematodes, PPN）是制约全球农作物生产的重要因素之一，显著降低了作物的产量和品质。特别是根结线虫（*Meloidogyne* spp.）在农业土壤中普遍存在，导致全球每年约780亿美元的经济损失。这类线虫不仅影响经济作物，还寄生在多种具有重要价值的作物和药用植物上，包括马铃薯和番茄等。番茄作为全球广泛种植的蔬菜作物，对根结线虫的感染尤为敏感，其中*Meloidogyne incognita*（简称*M. incognita*）是热带和亚热带地区最具破坏性的种类之一。*M. incognita*的侵染可能导致番茄产量减少高达61%，每年造成的经济损失超过100亿美元。环境因素如高温、沙质土壤、单一作物种植以及缺乏轮作，进一步加剧了这种线虫的危害。在缺乏有效防控措施的情况下，*M. incognita*可能造成高达50%的产量损失。

传统的防控方法包括农业措施和化学杀线剂，但这些方法存在诸多局限性。农业措施如轮作、深耕等虽然在一定程度上可以减轻线虫危害，但实施成本较高，且效果不稳定。化学杀线剂虽然能够快速控制线虫种群，但其高成本、对环境的潜在危害以及可能引发的抗药性问题，使得其长期应用受到限制。此外，化学杀线剂的使用可能破坏土壤中的有益微生物群落，从而影响土壤生态系统的健康。因此，寻找一种可持续、环保且高效的防控策略成为当前农业研究的重要课题。

近年来，绿色技术在农业害虫和病害管理中展现出广阔的应用前景。这些技术包括有机改良剂、生物炭、有益微生物以及植物生长促进菌（PGPR）等。其中，PGPR因其能够增强植物营养吸收、缓解植物胁迫以及通过多种机制保护植物免受病原体和害虫侵害，而受到广泛关注。PGPR的多种功能包括磷溶解、乙内酰胺酶活性、植物激素的产生以及铁载体的释放，这些特性使其成为一种有潜力的生物防治工具。在这一背景下，*Priestia aryabhattai* MD-27作为一种具有强大抗菌活性的有益微生物，因其能够产生多种次级代谢产物而被研究者关注。该菌株的综合应用不仅有助于植物的健康生长，还可能对线虫的控制产生积极作用。

与此同时，粉煤灰（Fly Ash, FA）作为一种主要的固体废弃物，其处理不当会对环境造成严重威胁。然而，适度或控制性地应用粉煤灰已被证明可以促进植物生长，并抑制多种植物病原体。FA能够支持有益微生物的生长，减少对化学肥料和农药的依赖，从而推动可持续农业的发展。尽管FA具有一定的优势，但过量使用可能对土壤和植物造成伤害。目前，全球仅约25%的粉煤灰产量被有效利用，这表明其安全和有益的再利用仍具有很大的研究空间。值得注意的是，近期研究表明，粉煤灰不仅具有杀线虫的潜力，还能够改善土壤肥力，为农业提供新的解决方案。

将粉煤灰与PGPR相结合的策略在植物病害防控中展现出良好的前景。例如，粉煤灰与*Trichoderma harzianum*的联合应用在辣椒上显著降低了根结，减少了卵块的形成和孵化，并提升了植物的高度和鲜嫩枝条的重量。这种协同效应还增强了植物的次级代谢产物水平，其效果受到施用量和暴露时间的影响。这些研究结果表明，将粉煤灰与生物控制剂结合使用，可能是管理根结线虫的一种可持续方法。然而，目前关于粉煤灰与PGPR在控制根结线虫方面的协同效应仍缺乏系统的研究。

本研究旨在探讨粉煤灰和*Priestia aryabhattai* MD-27在控制*M. incognita*方面的潜力。通过体外实验和温室实验，我们评估了这两种物质对线虫的抑制效果，以及它们对番茄植物生长、果实发育和营养积累的影响。实验结果表明，在体外条件下，20%粉煤灰、*P. aryabhattai* MD-27及其组合对*M. incognita*表现出显著的杀线活性。具体而言，20%粉煤灰处理组的幼虫死亡率达到27.28%，而*P. aryabhattai* MD-27处理组则达到45.65%。两者组合的处理组表现出更高的抑制效果，幼虫死亡率达到84.26%。同时，卵孵化率分别被抑制了32.20%、55.60%和85.50%。这些数据表明，粉煤灰和*P. aryabhattai* MD-27在体外条件下对*M. incognita*具有显著的抑制作用。

在温室实验中，粉煤灰和*P. aryabhattai* MD-27的应用显著降低了线虫引起的胁迫，从而改善了番茄植物的生长状况。具体而言，这两种处理方式显著减少了根结的数量（减少93%）、根结的大小（减少78%）、卵块的数量（减少89%）以及土壤和根部线虫的种群密度（分别减少90%和91%）。同时，根结指数（RKN index）也降低了50%。此外，粉煤灰与*P. aryabhattai* MD-27的联合应用进一步提升了受线虫侵染植物的生长和果实发育情况。这些结果表明，两种物质的协同作用不仅能够有效控制线虫种群，还能够增强植物的抗逆能力，提高其对线虫侵害的耐受性。

在生物化学分析方面，研究发现粉煤灰和*P. aryabhattai* MD-27的应用显著提升了植物体内与防御和代谢相关的酶活性。这些酶包括硝酸还原酶、碳酸酐酶、过氧化物酶、苯丙氨酸氨裂解酶、过氧化氢酶以及超氧化物歧化酶等。它们的活性分别提升了76.1%、104.3%、99.3%、97.2%、93.4%和106.3%。这些酶的活性增强表明，植物在受到线虫侵害后，能够更有效地激活其防御机制，从而提高其抗逆能力。这种增强的防御反应可能通过多种途径实现，包括促进植物的抗氧化能力、调节代谢活动以及增强植物的免疫系统。

本研究的结论表明，粉煤灰和*Priestia aryabhattai* MD-27的联合应用在控制*M. incognita*方面具有显著效果。它们不仅能够有效抑制线虫种群，还能提升植物的生长性能、果实产量、光合作用色素含量以及营养积累水平。这种综合处理方式还显著提高了植物体内的抗氧化酶活性，从而增强了植物对线虫侵害的耐受性。这些结果为番茄种植中根结线虫的管理提供了一种新的、环保且可持续的解决方案。

尽管本研究取得了积极成果，但未来的进一步研究仍有必要探索粉煤灰与*Priestia aryabhattai* MD-27与其他有机改良剂（如堆肥、蚯蚓粪肥和生物炭）的协同作用。这些有机改良剂能够增强微生物的定殖能力，提高土壤有机质含量，并缓解粉煤灰可能带来的金属毒性问题。通过将粉煤灰与这些有机改良剂结合，可以开发出更加全面和高效的生物配方，为提高土壤肥力和作物产量提供新的途径。此外，研究还应关注粉煤灰与*Priestia aryabhattai* MD-27在不同环境条件下的应用效果，以确保其在实际农业生产中的可行性和有效性。

在研究方法方面，我们通过从番茄根系土壤中分离出具有植物生长促进特性的微生物，并对其进行了详细的形态学和生物化学特征分析。通过稀释法进行土壤悬液的制备，并利用无菌平板培养法分离出十种不同的微生物菌株。这些菌株在多种生物化学测试中表现出不同的反应，如尿素酶活性、甲基红反应和吲哚产生等，反映了它们在代谢上的多样性。这种多样性对于它们在不同土壤环境中的适应性和功能表现具有重要意义。

在*Priestia aryabhattai* MD-27的植物生长促进特性研究中，我们发现该菌株在200 μg/mL色氨酸条件下能够产生最高的吲哚-3-乙酸（IAA）浓度，达到45.3 μg/mL。这种高浓度的IAA可能对植物的生长和发育产生积极影响，从而增强其对线虫侵害的抵抗力。此外，该菌株的其他生物化学特性也显示出其在促进植物生长和增强植物抗逆能力方面的潜力。通过进一步研究这些特性，可以更好地理解*Priestia aryabhattai* MD-27在番茄种植中的具体作用机制。

综上所述，本研究通过体外和温室实验，系统评估了粉煤灰和*Priestia aryabhattai* MD-27在控制*M. incognita*方面的效果。结果表明，这两种物质在抑制线虫种群、减少线虫造成的植物损伤以及增强植物的防御和代谢能力方面均表现出显著的优势。它们的联合应用不仅能够有效缓解线虫带来的胁迫，还能够提升番茄植物的生长性能和果实品质。这些发现为农业领域的可持续发展提供了新的思路和方法，同时也为粉煤灰的资源化利用开辟了新的途径。未来的研究可以进一步探索这些生物材料在不同作物和土壤条件下的应用效果，以及它们与其他生物控制剂的协同作用，以期开发出更加高效和环保的线虫防控策略。