海洋蓝细菌 Leptolyngbya sp. nov. (KMBMA-1) 提物作为生物肥料，用于栽培单叶豆（Vigna uniguiculata）和番茄（Solanum lycopersicum）

《Bioresource Technology Reports》：Marine cyanobacteria Leptolyngbya sp. nov. (KMBMA-1) extract as biofertilizer for Vigna uniguiculata and Solanum lycopersicum

海洋蓝细菌Leptolyngbya sp. nov. KMBMA-1作为生物肥料，通过FTIR和XRD分析证实其含羟基、羰基等活性基团及半结晶多糖蛋白结构，显著促进牛蒡豆和番茄生长（分别提高45.3%和38.9%），并改善土壤氮磷含量，验证其可持续农业应用潜力。

　　

C.C. Manjumol | V.P. Limna Mol | K.G. Nevin

印度喀拉拉邦科钦，喀拉拉渔业与海洋研究大学海洋科学与技术学院海洋生物科学系，海洋生物学实验室，邮编682506

摘要

由于海洋蓝细菌具有生物活性代谢物和富含营养的生物量，它们作为可持续的生物肥料资源受到了越来越多的关注。本研究评估了一种新型海洋蓝细菌菌株Leptolyngbya sp. nov. KMBMA-1对Vigna unguiculata（豇豆）和Solanum lycopersicum（番茄）的生长促进潜力。用蓝细菌生物量处理的种子比对照组表现出显著更高的生长速度。到第21天时，与对照组植物（分别为39厘米和18±1厘米）相比，豇豆和番茄植株的高度分别达到了52厘米和25±2厘米，生长速率也分别提高了45.3%和38.9%。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析显示存在羟基、羰基以及其他与生物分子相关的官能团，这些可能有助于促进生长。

X射线衍射（XRD）证实了该生物量的半结晶性质，这与多糖和蛋白质的特性一致。在处理过的土壤中，随着氮和磷浓度的降低，植物生长得到了改善，表明其养分吸收效率更高。总体而言，Leptolyngbya sp. nov. KMBMA-1显示出良好的生物肥料潜力，有助于提高作物产量并减少对合成肥料的依赖。

引言

蓝细菌是光合自养微生物，能够适应多种生态位。由于其对各种环境压力的出色适应性，它们在海洋和淡水生态系统中尤为成功。蓝细菌通常被认为是地球上最早的生命形式之一，已经存在了超过35亿年，并对地球生物圈的发展做出了重要贡献（Chen等人，2021年；Bishoyi等人，2023年）。蓝细菌，又称蓝绿藻，具有广泛的形态和生理多样性，使它们能够在陆地、淡水、海洋甚至废水环境中繁衍生息。由于其多样的代谢能力，它们被视为多种生物技术应用的有希望的候选者（Bishoyi等人，2023年）。在农业领域，蓝细菌和微藻因其在促进植物生长和改善土壤肥力方面的作用而受到广泛关注。它们的生物量富含有益的生物分子，如固氮酶、植物激素、多糖和可溶性氨基酸以及必需的营养素，这些成分有助于养分循环，增加植物对氮、磷和钾的吸收（Gon?alves等人，2023年；Parmar等人，2023年；Renganathan等人，2024年）。此外，蓝细菌还能促进有益的土壤微生物相互作用，改善土壤结构，并有助于有机物的分解，从而支持土壤健康，减少化学肥料带来的环境影响（Chittora等人，2020年；Gupta等人，2024年）。蓝细菌有助于有机残留物的分解，促进土壤中的养分循环，并产生促进植物生长的生物活性化合物，进一步助力有机物的分解（Chakraborti等人，2021年）。

尽管海洋蓝细菌能够在富含营养的环境中茁壮成长，从而产生生物活性代谢物，但相关研究仍相对较少。最近的研究表明，由于蓝细菌能够合成氨基酸、维生素、碳水化合物以及生长素、赤霉素和细胞分裂素等植物激素，这些成分共同促进了植物的生长和抗逆性（Milledge，2011年；Hoekman等人，2012年；Gon?alves等人，2023年），因此它们作为环保且经济可行的生物肥料具有巨大潜力。蓝细菌通过分泌胞外多糖来改善土壤结构，这些多糖能够粘合土壤颗粒，增强土壤稳定性（Chakraborti等人，2021年）。它们的固氮能力提高了土壤肥力，使其成为可持续农业实践的关键（Priyanka等人，2020年；Kondi等人，2022年）。

来自蓝细菌的生物肥料不仅有效促进植物健康，而且在经济上也具有优势，成本通常仅为传统合成肥料的三分之一左右（Prasanna等人，2013年）。最新研究还表明，蓝细菌的应用可以改善土壤的物理化学性质，提升植物的生化成分，并增加养分吸收（Hakkoum等人，2025年）。例如，在受控温室条件下，Anabaena cylindrica对小麦的生长表现和矿物质组成有显著的促进作用（Hakkoum等人，2025年）。

本研究对一种新型海洋底栖蓝细菌分离株Leptolyngbya sp. KMBMA-1进行了综合形态学、分子学和生化分析。与以往仅使用分离出的生物分子组分的研究不同，本研究采用了全细胞生物量提取物作为成本效益高且全面的生物肥料来源。该提取物被应用于两种植物Vigna unguiculata（豇豆）和Solanum lycopersicum（番茄），以评估其在受控盆栽条件下的植物生长和土壤肥力影响。这是首次关于Leptolyngbya sp. nov. KMBMA-1的室内大规模培养和农业应用的研究报告。通过对生物量生产和植物-土壤反应的双重评估，进一步证明了其作为可持续生物肥料的潜力。

样本收集与蓝细菌菌株鉴定

本研究使用的蓝细菌菌株是从安达曼和尼科巴群岛南部布莱尔港的沿海水域收集的，然后被运送到喀拉拉渔业与海洋研究大学（KUFOS）的海洋微藻实验室。通过标准的分离技术（包括系列稀释和琼脂平板培养），在受控实验室条件下建立了单菌株培养。该菌株通过分类学方法进行了鉴定。

Leptolyngbya sp. nov. KMBMA-1在1升室内培养中的生长和生物量生产

Leptolyngbya sp. nov. KMBMA-1在1升室内培养系统中的生长情况进行了评估。图1a和b展示了这种海洋蓝细菌的代表性图像。随着时间的推移，生物量逐渐积累，定期测量了湿生物量。在第2天（D2），培养物产生了约1.2克/升的湿生物量。最大生物量出现在第10天（D10），达到9.2克/升（图3）。随后生物量有所下降。

讨论

由于海洋蓝细菌在盐碱环境中的耐受性和丰富的代谢物组成，它们越来越多地被用于高产生物量的生产研究。其中，Leptolyngbya sp. nov. KMBMA-1在优化实验室条件下表现出优异的生物量生产潜力。与已知的蓝细菌菌株相比，其更强的适应性和扩大生产规模的潜力凸显了其作为生物肥料的潜力。

结论

本研究证明了海洋蓝细菌，特别是Leptolyngbya sp. nov. KMBMA-1，作为一种可持续生物肥料的潜力，能够提高土壤肥力并促进植物生长。该菌株的应用改善了豇豆和番茄的种子发芽、营养生长、养分吸收以及微量营养素的可用性，这可能是通过固氮作用、磷的溶解以及释放生物活性化合物和植物激素实现的，这些因素共同促进了土壤-植物-微生物之间的相互作用。

CRediT作者贡献声明

C.C. Manjumol：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法论设计、数据分析、概念化。 V.P. Limna Mol：验证、监督、资源提供、概念化。 K.G. Nevin：数据可视化、验证、监督、资源提供。

资金来源

本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。

未引用的参考文献

Smirnova等人，2024年

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。