根瘤菌、根瘤内生菌和叶际细菌联合酰基高丝氨酸内酯提升花生生长与产量:开启农业生物技术新征程

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Biotechnology Reports CS15.8

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  花生生产受多种因素制约,为提升其产量,研究人员开展了根瘤菌、内生菌和叶际细菌联合酰基高丝氨酸内酯(AHL)对花生生长影响的研究。结果表明该联合处理可促进花生生长、提高产量及养分吸收。这为农业生物技术应用提供了新方向。

  花生,作为世界上重要的油籽作物之一,含有丰富的油脂和蛋白质,在全球半干旱地区广泛种植。然而,花生的生产面临着诸多挑战,像是不利的环境条件、营养失衡以及细菌和真菌引发的病害等,这些因素严重阻碍了花生产量的提升。传统的增产手段,如使用化肥和农药,不仅成本高昂,还会对环境造成污染。因此,寻找一种绿色、可持续的方法来提高花生产量迫在眉睫。
在这样的背景下,来自泰米尔纳德农业大学(Tamil Nadu Agricultural University)的研究人员展开了一项具有重要意义的研究。他们聚焦于根瘤菌、根瘤内生菌和叶际细菌,以及它们与酰基高丝氨酸内酯(AHL)之间的相互作用,试图探索其对花生生长和产量的影响。这项研究成果发表在《Biotechnology Reports》上,为花生增产提供了新的思路和方法。

研究人员在开展此项研究时,运用了多种关键技术方法。首先是细菌培养与 AHL 提取技术,从花生相关组织中筛选出多株细菌进行培养,并采用特定方法提取其中的 AHL 分子。接着利用高效液相色谱(HPLC)技术对 AHL 进行检测和定量分析。此外,通过设置不同处理组,研究群体猝灭(QQ)分子和 AHL 对细菌生长及植物生长促进特性的影响,同时运用气相色谱 - 质谱联用(GC - MS)技术分析根际分泌物 。

研究结果主要体现在以下几个方面:

  1. AHL 分子的产生:研究发现,所测试的细菌能够分泌多种 AHL 分子,如 C6-HSL、C7-HSL、C8-HSL、3-Hydroxy-C8-HSL 和 3-oxo-C14 HSL 。不同细菌分泌的 AHL 种类和含量存在差异,这表明花生相关细菌在群体感应信号分子的产生上具有多样性。
  2. QQ 分子的影响:QQ 分子(如:水杨酸、没食子酸和双水杨酸)会抑制细菌的生长以及植物生长促进特性的表达,包括吲哚乙酸(IAA)的产生、胞外多糖(EPS)的合成、生物膜的形成以及细菌的运动性。这说明 QQ 分子对细菌与植物之间的有益相互作用可能存在负面影响。
  3. QS 分子的恢复作用:外源添加 QS 分子(C7HSL 和 3-oxo-C14 HSL)能够恢复被 QQ 分子抑制的植物生长促进特性。这表明通过添加特定的 QS 分子,可以调节细菌的功能,促进植物的生长。
  4. 对根际分泌物的影响:研究发现,不同处理会影响花生的根际分泌物。例如,某些处理后的根际分泌物中含有具有抗病毒、抗菌、抗氧化等特性的物质,这些物质可能有助于促进植物与微生物之间的相互作用,进而影响植物的生长。
  5. 对花生生长和产量的影响:在盆栽实验中,研究人员观察到,经过特定处理(如:Methylobacterium populi TMV7–4 或Enterobacter cloacae S23 与水杨酸、C7HSL 和 3-oxo-C14 HSL 组合处理)的花生,在根长、结瘤、结荚、土壤有效养分以及植物养分吸收等方面都有显著提升。这直接证明了细菌与 QS 分子的联合处理能够有效促进花生的生长和提高产量。

综合研究结论和讨论部分,该研究具有多方面的重要意义。一方面,它揭示了花生相关细菌分泌的 AHL 分子在植物生长过程中的重要作用,为理解植物 - 微生物相互作用的机制提供了新的视角。另一方面,研究结果表明通过合理调控 QS 和 QQ 机制,可以促进花生的生长和提高产量,这为农业生物技术在花生生产中的应用提供了理论依据和实践指导。然而,目前对于 QS 和 QQ 信号在植物系统中的分子机制仍有待进一步研究,未来可以通过构建 QS 分子敲除突变体等方式,深入探究其具体作用。此外,开发能够识别土壤中 AHL 和 QQ 分子的生物传感器,以及开展田间试验确定合适的种子处理剂量,将有助于推动这一研究成果在实际农业生产中的广泛应用。

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