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为解决可持续农业问题，研究人员探究内生菌应用，发现其可促生长、抗逆等，对农业意义重大。
在农业的漫长发展历程中，传统农业模式虽曾为人类带来了丰富的粮食产出，却也逐渐暴露出诸多弊端。大量依赖合成化肥和农药的传统农业实践，如同打开了 “潘多拉魔盒”，引发了一系列环境问题。土壤肥力下降，曾经肥沃的土地变得贫瘠；水资源受到污染，清澈的溪流变得浑浊不堪；生物多样性也遭受重创，许多物种逐渐失去了栖息之所。在这样的背景下，寻找一种既能够保障农作物产量，又能减少对环境负面影响的农业模式，成为了全球农业领域亟待攻克的难题。
在此关键时刻，来自印度阿萨姆皇家全球大学微生物系以及北孟加拉圣泽维尔学院植物学系的研究人员，踏上了探索内生菌在可持续农业中应用的征程。他们的研究成果发表在《Discover Bacteria》杂志上，为解决农业困境带来了新的曙光。
为开展此项研究，研究人员采用了多种关键技术方法。在微生物研究常用的分离培养技术方面，他们通过表面灭菌、组织捣碎和培养等步骤，成功从植物组织中分离出内生菌，并进行纯化培养。在鉴定技术上，运用形态学、分子生物学和功能学等多种手段对内生菌进行全面表征，例如利用 PCR 扩增和测序技术确定内生菌的基因序列，以此精准识别其种类。此外，还借助了先进的 “组学” 技术，像基因组学可对内生菌基因组进行测序分析，挖掘其功能基因；代谢组学用于研究内生菌产生的代谢产物，深入了解其生化特性 。
研究结果如下：
- 内生菌的类型：内生菌可分为细菌和真菌两大类。细菌内生菌又包含专性、兼性和被动内生菌，它们在植物生长过程中发挥着多样的作用，如固氮（将空气中的氮气转化为植物可利用的形式）、溶磷（溶解土壤中难以被植物吸收的磷元素）等。真菌内生菌包括 Clavicipitaceous 和 Non - clavicipitaceous 等类型，它们能增强植物对病原体的防御能力，提高植物的抗逆性，帮助植物更好地应对干旱、盐碱等恶劣环境。
- 内生菌的作用机制：
- 氮固定：内生固氮细菌，如 Azospirillum、Herbaspirillum 等，能够将大气中的氮气（N2）转化为氨（NH3），为植物提供氮源，减少对合成氮肥的依赖，促进土壤健康。
- 磷溶解：一些内生微生物，像 Pseudomonas 和 Bacillus 等，可通过分泌有机酸和酶溶解土壤中的磷酸盐，提高磷的有效性，助力植物生长。
- 植物激素的产生：内生菌能产生生长素（如吲哚 - 3 - 乙酸 IAA）、细胞分裂素和赤霉素等植物激素，调节植物的生长和发育，增强植物对环境压力的适应能力。
- 诱导系统抗性：内生菌可激活植物的防御途径，如系统获得性抗性（SAR）和诱导系统抗性（ISR），增强植物对病原体的抵抗力，减少病害发生。
- 抗逆性：在面对干旱、盐碱和重金属等非生物胁迫时，内生菌通过产生渗透调节物质、抗氧化剂和调节植物激素水平等方式，帮助植物维持细胞稳态，提高抗逆性。
- 内生菌的应用：
- 促进植物生长和产量提升：内生菌可作为生物肥料，增加植物对养分的吸收；还能产生植物激素，刺激植物生长，从而提高农作物产量。
- 增强植物的抗病和抗虫能力：内生菌通过产生抗菌化合物、诱导植物自身的防御机制以及与病原体竞争资源等方式，有效抑制病原体的生长，减少病虫害的侵害。
- 缓解环境压力：内生菌能够帮助植物应对气候变化带来的压力，如调节渗透压、产生抗氧化剂和调节植物激素等，增强植物的适应能力。
- 减少化学投入：利用内生菌的这些特性，可减少化学肥料和农药的使用，降低生产成本，减轻对环境的污染。
- 内生菌的应用技术：
- 接种方法：包括种子处理、土壤接种、叶面喷雾和根灌等，这些方法可确保内生菌在植物体内的有效定植，发挥其功能。
- 配方和递送系统：如包封技术、纳米载体和生物配方等，能够提高内生菌的稳定性和递送效率，使其更好地发挥作用。
- 技术进步：
- 基因组和宏基因组方法：通过对内生菌基因组测序和宏基因组分析，可深入了解其遗传组成、功能潜力以及在植物健康中的作用机制。
- 合成生物学：利用基因编辑技术，如 CRISPR - Cas9，对内生菌进行遗传改造，增强其有益特性，优化其在农业中的应用。
- 生物信息学和计算工具：借助这些工具对大量数据进行分析和建模，有助于理解内生菌与植物之间的相互作用，为应用策略的设计提供指导。
研究结论表明，内生菌在可持续农业中具有巨大的潜力。它们能够促进植物生长、增强植物的抗逆性、抑制病虫害，同时减少对化学肥料和农药的依赖，对维护生态平衡和保障粮食安全意义重大。然而，目前仍存在一些挑战，如内生菌的宿主特异性、潜在的生态影响以及商业化过程中的困难等。未来的研究需要进一步探索新的内生菌菌株，优化其应用技术，深入了解其作用机制，以充分发挥内生菌在可持续农业中的价值，为全球农业的可持续发展提供有力支持。
