解磷巨大芽孢杆菌AIOASP1通过抗氧化基因调控增强番茄生长与枯萎病抗性

本研究针对土壤磷固定化严重和番茄枯萎病(Fusarium wilt)防控难题，从姜黄(Curcuma longa)根际分离出具有解磷能力的Priestia megaterium AIOASP1菌株。该菌通过分泌有机酸(23.91-85.78 mg L-1)、携带gcd/pqq基因实现磷活化，同时产生IAA、ACC脱氨酶等促生物质，使番茄磷吸收提升1.86倍。在镰刀菌胁迫下，菌株通过调控SOD/CAT/APx等抗氧化基因表达，降低O2.-/H2O2水平，显著减少73%病原菌侵染，为微生物肥料开发提供新策略。

　　

研究背景
现代农业面临两大困境：土壤中80%的磷因与铁、铝等金属离子结合形成难溶化合物而无法利用，而化学磷肥的过度使用又造成土壤板结和环境污染。与此同时，土传病害如番茄枯萎病(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici)每年导致全球番茄减产20%-50%。磷缺乏会削弱植物防御系统，Jaskolowski和Poirier最新研究发现，缺磷植株更易感染灰霉病，因其会破坏胼胝质沉积并提升脱落酸水平。这种"营养缺乏-病害加重"的恶性循环，亟需生态友好的解决方案。

研究设计与方法
印度Bulandshahr地区姜黄根际土壤中分离的14株细菌中，Priestia megaterium AIOASP1展现出最强解磷能力。研究采用GC-MS分析有机酸，qPCR检测gcd/pqq基因，SEM观察菌丝形态，并通过盆栽实验测定磷利用率、病情指数及DHE/DCF-DA荧光探针检测ROS水平。基因表达分析涵盖SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）等8种防御相关基因。

研究结果

1. 菌株特性
   AIOSAP1在Pikovskaya培养基上形成明显溶磷圈，产IAA(14.3 μg mL^-1)和ACC脱氨酶(1.8 μM α-KB mg^-1 h^-1)，SEM显示其使镰刀菌菌丝表面产生凹陷和孔洞。

2. 促生效应
   接种组土壤有效磷提升86%，植株磷积累量达对照2.1倍，叶绿素含量增加37%，脯氨酸等渗透调节物质积累显著。

3. 抗病机制
   病原菌挑战下，处理组根中O₂^.-和MDA(丙二醛)分别降低62%和58%，SOD、PAL(苯丙氨酸解氨酶)基因表达上调3-5倍，病程相关蛋白GLU(β-1,3-葡聚糖酶)活性提高2.3倍。

结论与意义
该研究首次揭示姜黄源Priestia megaterium通过"磷活化-系统抗性"双途径防控番茄枯萎病：一方面通过分泌葡萄糖酸等有机酸将难溶磷转化为植物可利用形态；另一方面激活苯丙烷代谢途径(PAL)和抗氧化系统(SOD/CAT/APx)，形成"代谢盾牌"。这种微生物干预策略使农药使用量减少70%，为可持续农业提供了兼具肥效和生防功能的"微生物鸡尾酒"方案。论文中建立的gcd-pqq基因标记体系，为解磷菌株筛选提供了分子检测标准。