细菌内生菌与硅元素在水分和磷同时缺乏的情况下，能够增强旱稻根系的塑性

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Bacterial Endophytes and Silicon Enhance Root System Plasticity of Upland Rice Under Combined Water and Phosphorus Deficit

水稻旱地种植中，Bacillus toyonensis和Serratia marcescens细菌共生体结合硅补充显著促进根系发育，提高抗旱抗磷能力，并通过溶磷活性和内生菌定殖验证协同增效机制。

　　

摘要

本研究探讨了由细菌联合体Bacillus toyonensis（BRM 32110）和Serratia marcescens（BRM 32114）与硅补充剂在同时面临水分和磷缺乏的情况下对旱稻（品种BRS Esmeralda）生长的综合影响。此外，该研究还验证了这些细菌在聚乙二醇（PEG）诱导的渗透胁迫下的磷溶解活性和内生定殖能力，重点关注了根系的适应性变化。实验共进行了三次（A1、A2和A3），每次实验对应不同的渗透势：A1为0.0克PEG-6000 L?1（对照组），A2为121.1克PEG-6000 L?1（–2 MPa），A3为180.2克PEG-6000 L?1（–4 MPa）。实验采用完全随机设计，在试管中进行，每个处理重复四次：T1（–P –Si –BAC）、T2（–P –Si?+?BAC）、T3（+?P?+?Si –BAC）和T4（+?P?+?Si?+?BAC）。其中，“–P”表示没有不稳定的磷源，“+?P”表示添加了不稳定的磷源；“–Si”表示没有添加硅，“+?Si”表示添加了硅（单硅酸，浓度为0.5克L?1）。经过细菌处理的种子标记为+?BAC，未经过处理的种子标记为–BAC。使用WinRhizo软件分析了20天大幼苗的根系。通过扫描电子显微镜（SEM）进一步检测了根、根鞘和叶片段中的磷溶解活性（光环形成）及内生定殖情况。最显著的结果出现在T4处理组（+?P?+?Si?+?BAC）中，表现为根体积增加（所有实验平均增加87%）、总根长增加（A2实验中增加116.5%）、细根长度增加（A2实验中增加30%）、粗根和非常细根长度增加（A3实验中分别增加25%和30%）。特别是在高渗透压条件下，这些细菌的磷溶解活性和内生定殖能力得到了证实。这些发现表明，将细菌与硅结合使用可以作为可持续技术，提高雨养条件下的水稻抗逆性和生产力。