水稻内生菌通过促进异化硝酸盐还原成铵提高稻田氮素利用效率并减少氮素流失

本研究针对稻田氮肥利用率低、氮素流失严重的问题，通过微生物学与农学交叉研究，揭示了内生菌Fictibacillus rigui(B5)和Priestia aryabhattai(B10)通过促进异化硝酸盐还原成铵(DNRA)途径，使水稻无机氮利用效率(NUE)提升约2倍，同时减少13-21%的N2O排放。该发现为稻田生态系统的氮素管理提供了新策略。

　　

水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其生产过程中氮肥过量施用导致利用率不足40%，大量氮素通过反硝化作用以N₂O等温室气体形式流失，或经硝酸盐淋溶造成水体污染。这一困境促使南昌航空大学持久性污染物控制与资源化国家地方联合工程研究中心的研究团队思考：能否利用植物内生菌这一"天然盟友"来优化稻田氮循环？

研究人员通过构建水稻-土壤-内生菌三元系统，发现接种B5菌株可使水稻氮素利用效率(NUE)从7.701提升至13.989，增幅近2倍。这一突破性进展源自内生菌的双重作用机制：一方面直接促进水稻对NO₃^--N的吸收转运，另一方面通过激活土壤DNRA途径，将易流失的NO₃^-转化为更稳定的NH₄⁺-N。研究采用16S rRNA高通量测序、循环伏安法(CV)等技术，证实内生菌通过富集Clostridium菌属（相对丰度提升62.5%）和提高土壤Fe²⁺浓度（达1.822 mg g^-1），显著增强土壤还原能力，为DNRA提供电子驱动力。

内生菌对水稻-土壤系统氮素利用的影响

通过水稻土培实验发现，接种B5菌株处理组根部NO₃^--N含量达46.43 mg kg^-1，较对照组(22.5 mg kg^-1)翻倍，且土壤NH₄⁺-N浓度提升138%。

溶液培养系统验证直接促吸收作用

在水培体系中，B5处理使水稻根部NO₃^--N积累量增加5倍，证实内生菌能独立于土壤环境直接调控宿主氮代谢。

土壤氮素转化机制解析

微宇宙实验显示，内生菌通过提高Fe²⁺/Fe比值（增幅0.461）和Clostridium丰度（达23.33%），使DNRA速率在32小时达到峰值，NH₄⁺-N产量提升30%。

该研究首次系统阐明了内生菌通过"植物-微生物-土壤"三级联动提升氮素利用效率的机制，为减少农业面源污染提供了微生物解决方案。特别是发现Fe²⁺介导的非生物DNRA途径这一全新机制，突破了传统微生物基因调控的认知框架。未来通过田间验证和菌剂开发，这项成果有望在保证粮食安全的同时，实现"减氮增效"的绿色发展目标。