多物种微藻生物刺激剂提升野生芝麻菜(Diplotaxis tenuifolia L.)生长与光合效率的机制研究

本研究针对可持续农业需求，首次评估了Auxenochlorella protothecoides、Tetradesmus obliquus和Chlamydomonas reinhardtii三种微藻及其复合制剂对野生芝麻菜的叶面生物刺激效应。通过多时段生理生化分析，发现复合处理使鲜重提升32%，光合效率(Fv/Fm与PI)显著增强，并触发抗氧化物质瞬时积累，为微藻生物刺激剂在叶菜品质调控中的应用提供新策略。

　　

随着全球粮食需求增长与农业可持续发展压力加剧，生物刺激剂作为传统化肥农药的绿色替代品受到广泛关注。微藻因其富含氨基酸、多糖和植物激素等活性成分，在低投入系统中快速生长的特性，成为生物刺激剂开发的重要资源。然而，微藻制剂的作用机制及其对不同作物的特异性效应尚不明确，尤其对野生芝麻菜(Diplotaxis tenuifolia L.)这类高价值叶菜的研究仍属空白。米兰大学等机构的研究人员通过系统评估三种绿藻及其复合制剂对芝麻菜的生理影响，揭示了微藻协同作用提升作物性能的新机制，相关成果发表于《Plant Science》。

研究采用BG11培养基培养三种微藻至稳定期，通过高压氮气破壁法制备粗提物（浓度20 mg L^-1），对芝麻菜幼苗进行三次叶面喷施。利用便携式荧光仪(HandyPEA)测定PSII最大光化学效率(F_v/F_m)和性能指数(PI)，结合紫外分光光度法分析色素、酚类及硝酸盐含量，并通过元素分析仪与稳定同位素质谱测定碳氮同位素分馏。

3.1 生长与光合参数
复合处理(CS)使植株鲜重增加32%，显著高于单藻处理。F_v/F_m值在CR处理组达0.78，PI指数在CS组72小时仍保持1.8，表明光合机构功能持续增强。值得注意的是，这种提升与叶绿素含量无直接关联，暗示微藻可能通过优化光能利用效率而非增加捕光色素来促进生长。

3.2 抗氧化物质动态
仅CS处理在48小时内诱导酚类指数(ABS_320nm)和花青素（以矢车菊素-3-葡萄糖苷计）分别增加39%和34%，这种时效性响应提示微藻复合物可短暂激活次生代谢通路，对采后保鲜具有潜在价值。

3.3 氮代谢特征
δ¹⁵N值在CS组从3.00‰降至-0.02‰，结合72小时硝酸盐积累量达20.1 mg g^-1，证实复合处理显著促进氮同化。这种"富集-再分配"模式显示微藻可能通过调节硝酸还原酶活性优化氮利用效率。

3.5 元素分布规律
尽管钙、氯等离子浓度存在短期波动，PCA分析显示元素总量与生物量同步增长，说明微藻主要通过促进整体养分吸收而非选择性富集特定元素发挥作用。

该研究首次证实微藻复合制剂通过三重机制提升芝麻菜品质：1）协同增强光合电子传递链效率；2）时空特异性调控抗氧化物质合成；3）优化氮代谢流分配。特别是δ¹⁵N分馏作为新型生物标记物的发现，为评估生物刺激剂效能提供了新思路。研究还揭示了藻种互作产生的"超加性效应"——复合制剂在低浓度(20 mg L^-1)下即展现单藻不具备的生理调控能力，这种特性与废水处理中获得的微藻生物质高度兼容，为循环农业提供了技术支点。未来需关注硝酸盐临时累积的农艺调控，以平衡产量提升与食品安全的关系。