综述:微生物接种剂对植物抗逆性能的作用:角色、前景与挑战

【字体: 时间:2025年04月03日 来源:Journal of Plant Diseases and Protection 2.1

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  本文系统综述了微生物接种剂(单菌或复合菌群)在可持续农业中的多重作用,重点探讨了植物促生微生物(PGPMs)、生防菌(BCAs)和共生菌(SM)通过抗菌、寄生、生物刺激等机制提升植物抗逆性(生物/非生物胁迫)及土壤肥力的研究进展。文章指出,这类生物刺激剂可替代化学肥料/农药,但规模化应用仍面临挑战,为未来农业微生物技术发展提供了关键视角。

  

微生物接种剂的分类与核心功能

微生物接种剂包含细菌和真菌两大类,按功能可分为植物促生微生物(PGPMs)、生防菌(BCAs)和共生菌(SM)。PGPMs通过分泌吲哚乙酸(IAA)、固氮酶等直接促进植物生长;BCAs如木霉属(Trichoderma)通过拮抗病原菌(如分泌几丁质酶)实现病害防控;而丛枝菌根真菌(AMF)等共生菌则通过扩大根系吸收面积增强植物耐旱性。

作用机制:从分子到生态系统

  1. 生物刺激(Biostimulation):微生物产生的维生素、多糖等代谢物可激活植物防御通路(如系统获得性抗性SAR),同时提高养分利用率(如解磷菌释放磷酸酶)。
  2. 抗胁迫协同效应:假单胞菌(Pseudomonas spp.)产生的ACC脱氨酶能降解胁迫乙烯前体,缓解盐胁迫;而内生真菌Epichlo?合成的生物碱可驱避虫害。
  3. 土壤微生态重塑:微生物群落通过分解有机质、形成生物膜等改善土壤团粒结构,其代谢活动还可降低重金属生物有效性。

应用挑战与产业化瓶颈

尽管微生物接种剂在实验室条件下效果显著,但田间应用受限于环境适应性(如pH/温度敏感性)、菌株竞争及保存技术(如芽孢杆菌的孢子制剂稳定性)。此外,复合菌群的协同/拮抗作用机制尚未完全解析,标准化生产与法规缺失也制约商业化进程。

未来方向:精准农业与合成生物学

结合基因组学筛选高活性菌株(如具有CRISPR-Cas编辑潜力的根瘤菌),开发纳米载体包埋技术以提高定殖效率,或将成为突破方向。同时,需建立全球统一的微生物产品安全评估体系,推动其从“替代方案”向“主流技术”转型。

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