解磷乳酸菌PSM16的溶磷功能及其分子机制：提升土壤磷利用效率与农业可持续发展新策略

这篇研究揭示了乳酸菌Pediococcus pentosaceus PSM16通过分泌酸性磷酸酶（S-ACP）和有机酸（如乙酸、丙酸）高效转化无效磷为有效磷（PO4 3? ），显著提升土壤有效磷含量（从0.270 mg/kg增至2.109 mg/kg）并优化pH（6.43）和电导率（775.296 μS/cm）。基因组分析鉴定出关键基因GM000834/917/925/974，其工程菌株使S-ACP活性提升230倍（11,267 nmol/d/g），并促进拟南芥发芽率提高40%。研究为开发环保型生物肥料（PSB）提供了新靶点。

　　

PSM16的溶磷功能与环境调控
研究证实Pediococcus pentosaceus PSM16能通过分泌酸性磷酸酶（S-ACP）和短链脂肪酸（SCFA，如乙酸、丙酸、丁酸）显著提升土壤有效磷含量。实验显示，PSM16处理使土壤有效磷从0.270 mg/kg增至2.109 mg/kg，同时降低pH至6.43，电导率至775.296 μS/cm，创造植物适宜生长环境。有机酸分泌量与培养时间呈正相关，48小时产量最高，其中丁酸占比突出。

促进植物生长的直接证据
PSM16处理使拟南芥发芽率达86.67%，接近阳性对照Pseudomonas putida KT2440（93.33%）。在无磷营养液中，PSM16仍显著提升发芽率，证明其可将土壤固有无效磷转化为可利用形态。添加磷肥后，发芽率进一步升至100%，表明PSM16与化学肥料协同效应显著。

溶磷机制的基因组解析
全基因组测序鉴定出13个磷酸酶相关基因，其中GM000834、917、925、974在异源表达后使Bacillus subtilis工程菌的S-ACP活性达11,267 nmol/d/g，土壤有效磷提升至3.74 mg/kg。系统发育分析显示，蛋白834与大豆磷酸酶（NP_001340555.1）同源性最高（bootstrap值61%），而蛋白974更接近酿酒酵母（NP_009651.3）。

堆肥中的同源磷酸酶筛选
通过宏基因组分析（SRP328020数据），从885种微生物中鉴定出41种携带PSM16同源磷酸酶基因的菌株。其中Thermobifida fusca（T.fus-QOS58989.1）等5株耐热菌表现出磷酸酶活性，证实其在农业堆肥中的潜在应用价值。系统发育表明，磷酸酶活性与菌株进化距离负相关。

应用前景与可持续农业
PSM16作为非典型解磷菌（非Pseudomonas/Bacillus属），其食品级安全性（源于母猪乳汁）和高效溶磷能力为开发生物肥料提供新方向。研究提出“PSM16+磷肥”模式可减少化肥用量30%以上，缓解土壤酸化（pH<5.2）和电导率异常（>1,000 μS/cm）问题，契合全球农业绿色转型需求。