硝普钠与粘质沙雷氏菌协同调控番茄根系抗线虫胁迫的生理机制研究

针对根结线虫(RKNs)危害番茄生产的难题，本研究创新性地联合应用一氧化氮供体硝普钠(SNP)与粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)，发现其协同作用可显著降低虫瘿形成、增强抗氧化防御系统(APX/SOD/CAT等)活性，并提升光合参数(Fv/Fm等)，为绿色防控线虫胁迫提供了新型生物-化学协同策略。

　　

番茄作为全球最重要的园艺作物之一，其生产长期受到根结线虫(Meloidogyne incognita)的严重威胁。这种微小却致命的寄生虫能侵染770多种植物，通过形成虫瘿破坏根系结构，导致营养吸收障碍、光合效率下降，并引发氧化应激反应。传统化学杀线虫剂虽有效，但存在环境污染和健康风险。面对这一困境，科学家们将目光转向了植物信号分子与有益微生物的协同作用——其中一氧化氮(NO)作为多功能气体信号分子，既能调节植物生长发育，又能增强抗逆性；而粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)则是具有生防潜力的根际促生菌(PGPB)。两者能否产生"1+1>2"的协同效应？这成为解决线虫防治难题的新思路。

为验证这一假说，研究人员开展了一项系统性研究。通过构建番茄-线虫互作体系，采用硝普钠(SNP)作为NO供体，结合粘质沙雷氏菌处理，从形态学、生理生化及分子水平多维度解析其协同抗逆机制。关键技术包括：线虫培养（从染病番茄分离M. incognita卵块，26±2°C孵化J2幼虫）、光合参数测定（LI-6400XT便携式光合仪）、抗氧化酶活性检测（分光光度法）以及氧化损伤标志物（MDA、H₂
O₂
）定量分析。

【形态学参数】
协同处理组(T3)表现最为突出：与未处理对照相比，株高、根长、生物量分别提升72.15%、65.43%和69.58%，显著优于单独使用SNP(T1)或细菌(T2)的效果。虫瘿数量减少81.2%，证实联合干预能更有效阻断线虫侵染进程。

【光合性能】
叶绿素含量与净光合速率(P_n
)在T3组恢复至健康植株水平的89.7%，气孔导度(g_s
)提升3.2倍。电镜观察显示叶绿体结构完整性显著改善，说明协同处理能修复线虫胁迫导致的光系统损伤。

【抗氧化防御】
关键抗氧化酶呈现"协同激活"特征：过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性分别增加2.8倍和3.1倍，非酶抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)含量提升217%。这种"双保险"机制有效清除了过量ROS，使MDA含量降低76.5%。

【次生代谢】
总酚类、黄酮和花青素积累量达对照组的2.1-2.7倍，这些抗菌化合物可能通过抑制线虫口针分泌效应蛋白发挥作用。同时，脯氨酸含量激增4.3倍，有助于维持细胞渗透平衡。

该研究首次揭示了SNP与S. marcescens在调控植物-线虫互作中的协同分子网络：NO通过激活抗氧化酶基因表达缓解氧化损伤，而细菌则通过分泌铁载体（siderophore）竞争营养，同时诱导系统抗性(ISR)。两者联合形成"信号传导-代谢重构-物理屏障"的多层次防御体系，其效果超越单一处理35-42%。

这项发表于《Nitric Oxide》的研究具有三重突破性意义：理论上，阐明了气体信号分子与微生物互作的跨界通讯机制；技术上，建立了可推广的"化感-生物"协同防控方案；应用上，为减少化学杀线虫剂使用提供了可靠替代策略。Deepak Kumar等学者特别指出，该协同体系能使番茄产量恢复至正常水平的92%，且无残留风险，在可持续农业领域展现出广阔前景。未来研究可进一步解析SNP调控根际微生物组的分子指纹，为设计精准化生物制剂组合提供依据。