内生菌接种提升水培甜椒营养与抗氧化特性的机制研究及其应用价值

针对水培系统消毒导致有益微生物缺失的问题，研究人员通过接种10种内生菌（如Plantibacter flavus-A、Paenibacillus taichungensis等），系统评估其对甜椒维生素（B1/B2/C/E）、多酚及抗氧化活性（ORAC/ABTS•+/HO•）的影响。结果表明，SP3（P. flavus-A）使硫胺素含量提升57%，SP7（B. phytofirmans）显著降低氧化应激（p<0.05），而SP5和SP9联合菌群可协同增强多酚合成与自由基清除能力。该研究为水培作物功能性品质调控提供了微生物干预新策略。

　　

在现代农业中，水培技术因其环境可控、资源高效等优势成为重要栽培方式。然而，常规消毒措施在杀灭有害微生物的同时，也清除了对植物健康至关重要的有益菌群，导致系统微生物失衡。这种"无菌"环境不仅使作物易受病原体侵袭，还可能限制其营养积累和抗逆性。甜椒作为全球年产量超3230万吨的高价值蔬菜，其富含的维生素（如B族、C、E）和多酚类物质对人体健康具有多重益处。如何通过微生物干预提升水培甜椒的功能性品质，成为农业与食品科学交叉领域的前沿课题。

来自加拿大研究机构的团队在《Heliyon》发表的研究中，创新性地将8株内生菌（如Curtobacterium herbarum、Burkholderia phytofirmans等）及2组联合菌群（SP9/SP10）接种至水培甜椒，系统评估其对营养代谢和抗氧化体系的调控作用。研究采用HPLC定量维生素（B1/B2/E）、α-α¹-dipyridyl法测定维生素C氧化还原对，结合Folin-Ciocalteu法分析总酚（TPC）、铝螯合法检测总黄酮（TF），并通过ORAC、ABTS•+和HO•清除实验综合评价抗氧化活性。

研究结果

3.1 维生素含量变化
内生菌对硫胺素（维生素B1）的调控最为显著：SP3（P. flavus-A）使含量达0.41±0.08 μg/g FW，较对照提升57%（p<0.05），而SP1（C. herbarum）则降低28.5%。γ-生育酚和核黄素未受显著影响，但SP7（B. phytofirmans）使抗坏血酸氧化还原对升至3.3±0.7（p<0.05），提示其缓解氧化应激的独特作用。

3.2 多酚类物质与亚类分布
SP5（P. taichungensis）单菌处理使总黄酮（TF）和羟基肉桂酸衍生物（HCA）分别增加60.3%和18.9%，而三菌联合体SP9（P. flavus-B+P. taichungensis+R. selenitireducens）显著提升总酚含量79.6%（1.76±0.21 mg GAE/g FW）。相反，SP10（P. flavus-A+B）组合却导致多酚类物质减少，揭示菌群互作可能存在拮抗效应。

3.3 抗氧化活性关联分析
自由基清除实验显示，SP9在ORAC（14.5±0.6 μM TE/g FW）、HO•清除（35.1±5.1%）和ABTS•+抑制（37.0±0.1%）中均表现最优，且与多酚含量呈正相关（r>0.7）。值得注意的是，铁离子螯合活性在SP2/SP3/SP5等处理中提升20-30%，暗示内生菌可能通过金属离子稳态间接增强抗氧化防御。

3.5 主成分分析
PCA模型（累计解释率55.6%）明确将SP5/SP9聚类于多酚-抗氧化活性象限，而SP7单独关联抗坏血酸还原态。硫胺素与核黄素自成一组，提示其代谢路径独立于酚类物质调控网络。

结论与意义
该研究首次阐明特定内生菌（如P. taichungensis SP5）可通过协同激活苯丙烷代谢途径，同步提升水培甜椒的营养价值（维生素B1）和功能属性（多酚/抗氧化活性）。SP7（B. phytofirmans）调控氧化还原平衡的发现，为开发抗逆微生物制剂提供了靶点。研究突破传统水培依赖化学调控的局限，证实微生物群落设计（如SP9三菌组合）在精准农业中的应用潜力，为功能性蔬菜的可持续生产提供了理论依据和技术储备。未来需进一步解析内生菌-植物激素（如IAA）-次级代谢物的分子互作机制，以优化菌群配伍策略。