Pseudomonas sp. F204通过降解胞外DNA调控番茄根际菌群并促进生长的机制研究

本研究针对植物自毒现象中胞外DNA(eDNA)抑制连作作物生长的难题，筛选出高效降解菌株Pseudomonas sp. F204。研究人员通过体外实验证实其兼具eDNA降解与产IAA、铁载体和溶磷能力，盆栽试验揭示其通过重塑根际菌群结构（显著提升Proteobacteria丰度）促进番茄幼苗生物量增长43.8%。该成果为缓解连作障碍提供了新型微生物调控策略，发表于《Current Microbiology》。

　　

在农业生产中，连作障碍如同看不见的"土壤诅咒"——当同一块土地反复种植同种作物时，作物会神秘地出现生长迟缓、产量下降的现象。科学家们发现，这背后隐藏着植物"自相残杀"的悲剧：植物通过凋落物和根系分泌物释放的胞外DNA(eDNA)片段，竟会抑制后代幼苗的生长。番茄、黄瓜等常见蔬菜均存在这种"自杀式"的生态策略，严重威胁着农业可持续发展。

面对这一难题，东北农业大学园艺学院（Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops）的研究团队展开了一项创新研究。他们从土壤中"缉拿"到一株名为Pseudomonas sp. F204的细菌"特工"，它不仅能够高效降解番茄eDNA，还身怀多种促进植物生长的"绝技"。这项发表在《Current Microbiology》的研究，为破解连作障碍提供了微生物解决方案。

研究人员运用三大关键技术：基于TBO-DNA琼脂培养基的eDNA降解菌筛选技术、植物促生特性（IAA、铁载体、溶磷）体外检测体系，以及Illumina MiSeq平台的16S rRNA基因测序分析。通过盆栽实验，他们追踪了菌株接种后番茄根际微生物组的动态变化。

eDNA降解菌的筛选与鉴定

从600余株土壤细菌中，研究者通过透明水解圈实验锁定三株eDNA降解菌，其中F204表现最优。16S rDNA测序显示其属于Pseudomonas属，系统发育树证实其为新的功能菌株。

植物促生特性解析

该菌株在体外展现出三位一体的促生能力：分泌植物激素吲哚-3-乙酸(IAA)达18.7 μg/mL，产铁载体活性为63.2%，溶磷效率提高2.1倍。这些数据为其生物肥料潜力提供了实验室证据。

对番茄生长的实际效应

盆栽28天后，接种F204的番茄株高增长36.3%，鲜重和干重分别增加41.9%和43.8%。值得注意的是，菌株在根际成功定植，其相似度98.83%的OTU315在微生物组中显著富集。

根际菌群的重编程

虽然Shannon指数未受影响，但PCoA分析显示菌株处理组与对照组显著分离（PERMANOVA, R²=0.371）。Proteobacteria相对丰度提升27.5%，而Patescibacteria等有害菌门被抑制。关键促生菌属如Ramlibacter、Massilia的扩增，与植物生长指标呈正相关。

这项研究首次揭示了eDNA降解菌通过"双管齐下"的作用机制：直接降解自毒物质eDNA，同时重构根际益生菌网络。Pseudomonas sp. F204如同土壤中的"生态工程师"，既消除了植物自我抑制的"化学警报"，又招募了有益微生物"护卫队"。该发现为开发缓解连作障碍的微生物制剂提供了理论依据，展现出通过调控根际微生态实现农业绿色生产的广阔前景。未来研究可进一步解析F204的eDNA水解酶基因簇，及其与土著微生物互作的分子对话机制。