揭秘植物 “小帮手”：真菌与细菌内生菌协同助力番茄生长的神奇之旅

【字体：大中小】 时间：2025年02月25日 来源：BMC Plant Biology 4.3

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　　为解决如何提升番茄生长及生理性能的问题，伊朗研究人员开展了真菌和细菌内生菌对番茄影响的研究。结果发现特定组合可促进番茄生长等。这为农业可持续发展提供新思路，强烈推荐科研读者阅读。

在蔬菜的世界里，番茄可是一位 “超级明星”，它是全球最受欢迎、食用最广泛的蔬菜之一。伊朗作为番茄生产大国，在 2018 年，番茄产量高达 657 万多吨，种植面积也十分可观，有 158,991 公顷，平均每公顷能产出 41.36 吨番茄呢！然而，在农业生产的道路上，总是会遇到各种各样的挑战。如何让番茄长得更好、产量更高，同时还能增强它们应对环境压力的能力，成了科学家们一直努力攻克的难题。

这时候，一群小小的 “帮手” 进入了科学家的视野，它们就是植物内生菌（指那些生活在植物组织内部，却不会引起植物产生明显病害症状的微生物）。这些内生菌就像是植物的 “秘密守护者”，它们不仅能产生各种对植物有益的活性化合物，还能参与植物的各种生理过程，帮助植物抵抗生物和非生物的压力，促进植物生长。比如说，有的内生菌能产生天然的抗菌物质，帮助植物抵御病虫害的侵袭；有的内生菌还能刺激植物种子更快地发芽，让幼苗茁壮成长。可以说，内生菌在农业生产中有着巨大的潜力，要是能好好利用它们，说不定就能为农业带来新的转机。

但是呢，目前对于种子内生菌的研究，大部分还停留在探索它们的种类和分布上，对于内生菌到底是怎么影响植物生长的，以及如何把它们更好地应用到实际农业生产中，我们了解得还远远不够。为了解开这些谜团，伊朗的研究人员们展开了一场充满挑战的科研之旅。他们的研究成果发表在了《BMC Plant Biology》期刊上，论文的题目是《Endophytic fungi and bacteria isolated from halophytes improve morpho-physiological traits of tomato (Solanum lycopersicum L.) plants》。经过一番努力，研究人员发现，特定的真菌和细菌内生菌组合，能够显著促进番茄植株的生长，提高它们的光合作用效率，增强抗氧化能力，还能让番茄积累更多的代谢产物。这个发现就像是一把钥匙，为可持续农业发展打开了一扇新的大门。

那么，研究人员是怎么做到的呢？他们运用了好几种关键技术方法。首先是微生物的分离与鉴定技术，他们从伊朗霍尔木兹甘省沿海地区的盐生植物中，小心翼翼地分离出内生菌，再通过一系列分子生物学手段，准确鉴定出这些内生菌的种类。接着，为了研究内生菌对番茄的影响，他们采用了种子接种实验技术，把不同的内生菌接种到番茄种子上，观察番茄植株的生长变化。最后，研究人员还使用了多种生理生化指标测定技术，像是测量番茄植株的干重、鲜重，检测光合色素含量、抗氧化活性等，从各个方面评估内生菌对番茄的作用。

下面，我们来详细看看研究人员都有哪些有趣的发现吧。

分离和鉴定细菌及真菌菌株

研究人员从培养的样本中发现了 40 种菌株，其中有 20 种细菌菌株和 20 种真菌菌株。他们根据这些菌株在培养基上的 “长相”，也就是菌落的形态、颜色、质地和生长模式，把它们区分开来。然后，从中挑选出 5 种细菌菌株和 3 种真菌菌株进行更深入的研究。为了保证这些菌株的 “纯度”，研究人员还进行了多次分离培养，确保没有其他杂菌的干扰。之后，再通过分子生物学技术，给这些菌株做了 “基因身份证”，准确地确定了它们的身份。

鲜重和干重

研究人员发现，有些内生菌组合就像是番茄生长的 “超级助推器”。比如说，被T. basicola + P. chrysogenum、P. chrysogenum + E. aurantiacum和S. aquatilis + M. echinaurantiaca这些内生菌定植的番茄幼苗，它们茎的鲜重比没有处理的对照组分别增加了 45.94%、45.55% 和 44.20% 呢！而P. chrysogenum和M. echinaurantiaca这两种内生菌一起作用时，番茄幼苗的干重相比对照组增加了 57.30%。这就好比给番茄幼苗打了一针 “生长增强剂”，让它们变得更加茁壮。

茎的高度

不同的内生菌对番茄茎的高度影响也不一样。有些内生菌，像E. aurantiacum和P. chrysogenum，可以让番茄茎显著增高；但有些内生菌，比如C. hawaiiensis，效果就没那么明显。其中，S. aquatilis + M. echinaurantiaca这两种细菌内生菌一起接种时，番茄茎的高度比对照组增加了 81.10%。看来，选择合适的内生菌，对于促进番茄茎的生长至关重要。

叶片相对含水量

研究结果显示，大部分内生菌都能帮助番茄幼苗保持更多的水分，提高叶片相对含水量。除了C. hawaiiensis，其他内生菌处理组的叶片相对含水量都比对照组有显著提高。像P. chrysogenum + E. aurantiacum和T. basicola + P. chrysogenum这两组内生菌定植的幼苗，叶片相对含水量分别比对照组增加了 33.03% 和 32.78%。这表明，某些内生菌之间可能存在着奇妙的 “合作”，一起帮助番茄更好地保持水分。

光合色素

内生菌组合对番茄植株的光合色素含量影响也很大。S. aquatilis + M. echinaurantiaca和P. chrysogenum + M. echinaurantiaca这两组内生菌，让定植幼苗的光系统 II 总量分别增加了 27.53% 和 24.63%。同时，内生菌还能提高叶绿素 a、叶绿素 b 和类胡萝卜素的含量。比如，P. chrysogenum + M. echinaurantiaca接种后，叶绿素含量增加了 39.06%；T. basicola + P. chrysogenum接种后，叶绿素含量增加了 37.5%；S. aquatilis + M. echinaurantiaca使叶绿素 b 含量增加了 78.94%。在类胡萝卜素方面，T. basicola定植使类胡萝卜素增加了 100%，S. aquatilis + M. echinaurantiaca定植使类胡萝卜素增加了 95.83%，E. aurantiacum也让类胡萝卜素水平提高了 83.33%。这些光合色素就像是植物的 “能量工厂”，它们含量的增加，有助于番茄进行更高效的光合作用。

抗氧化活性和总酚含量

在抗氧化活性和总酚含量方面，P. chrysogenum和E. aurantiacum联合接种，让定植幼苗的抗氧化活性提高了 16.92%。而且，P. chrysogenum + E. aurantiacum和T. basicola + P. chrysogenum这两组组合，使番茄植株的总酚含量分别比对照组增加了 34.50% 和 33.94%。这说明这些内生菌组合能够增强番茄植株的抗氧化能力，让它们在面对外界压力时更有 “抵抗力”。

脯氨酸和总碳水化合物含量

S. aquatilis + M. echinaurantiaca定植的幼苗中，脯氨酸含量比对照组增加了 158.82%，达到了最高值。M. echinaurantiaca和P. chrysogenum + M. echinaurantiaca则分别使番茄幼苗的碳水化合物含量比对照组增加了 136.30% 和 130.74%。脯氨酸和碳水化合物在植物应对压力时起着重要作用，它们的增加有助于提高番茄植株的抗逆性。

性状之间的相关性和相似性

研究人员通过聚类分析发现，不同的内生菌组合和测量参数可以分成两组。第一组包括植株地上部分的干重和湿重、荧光、叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素、脯氨酸、叶片相对含水量、酚类物质和抗氧化剂；第二组则包含碳水化合物和植株高度。而且，叶片相对含水量、酚类物质和抗氧化剂之间的相关性最高。同时，根据这些研究参数，内生菌也被分为两组，不同组的内生菌对番茄植株的影响各有特点。主成分分析结果表明，大部分研究性状可以被 PC1 和 PC2 这两个主成分解释，不同内生菌处理下的番茄植株，其参数之间存在相似性和差异性。

综合研究结果和讨论部分，我们可以看到，这项研究意义非凡。它清楚地展示了真菌和细菌内生菌对番茄植株生长和生理性能的显著促进作用。特别是特定的真菌 - 细菌组合，像P. chrysogenum + E. aurantiacum和S. aquatilis + M. echinaurantiaca，它们之间的协同效应十分明显，能够全面提升番茄植株的各项关键性状。这一发现为农业生产提供了新的思路和方法，我们可以利用这些内生菌组合，增强植物的抗逆性，优化光合作用过程，提高植物在各种环境压力下的生存能力。比如说，在干旱地区种植番茄时，可以接种这些能提高叶片相对含水量的内生菌组合，帮助番茄更好地适应缺水环境；在病虫害多发地区，利用能增强抗氧化活性的内生菌，提升番茄植株的抵抗力。这对于实现可持续农业发展，提高农作物产量和质量，应对日益严峻的环境挑战，都有着重要的指导意义。虽然研究过程中存在一些小遗憾，比如没有提前对微生物菌株进行生物相容性测试，但这也为后续研究指明了方向。相信在未来，随着研究的不断深入，内生菌在农业领域的应用会越来越广泛，为我们的餐桌带来更多美味又健康的农产品。