新型生物刺激剂与植物促生菌联合应用通过调控细胞分裂素(IPR)提升番茄盐胁迫下的产量

研究团队针对盐胁迫导致的农作物减产问题，创新性地将新型非微生物生物刺激剂(BS)与植物促生菌(Priestia megaterium BM08)联合应用。研究发现该组合通过显著提高细胞分裂素异戊烯腺苷(IPR)含量，增强番茄光合作用效率并降低氧化应激，使盐胁迫下产量提升44%。该研究为应对气候变化导致的土壤盐渍化提供了切实可行的农业解决方案。

　　

随着全球气候变暖加剧，土壤盐渍化已成为威胁农业生产的重大问题。据统计，全球超过三分之一的灌溉耕地受到盐害影响，地中海盆地等半干旱地区尤为严重。番茄作为全球重要的经济作物，其产量对盐分极其敏感——当电导率(EC)超过2.5 dS/m时，每增加1个单位就会造成10%的减产。传统应对方法往往依赖化学改良剂，但存在成本高、环境负担重等缺陷。在此背景下，生物刺激剂因其天然来源和多重调控功能，成为可持续农业的新希望。

研究团队创新性地将自主研发的非微生物生物刺激剂Calbio(BS)与植物促生菌Priestia megaterium BM08联合应用。BS由酵母提取物、泡叶藻提取物等四种天然成分组成，而BM08菌株则是已商业化的植物根际促生菌(PGPB)。通过地中海地区标准种植条件下的田间试验，研究人员系统评估了这种"微生物-非微生物"组合策略的实际效果。

关键技术方法包括：在100 mM NaCl盐胁迫条件下进行为期46天的田间试验；测定生理指标(相对含水量RWC、光系统II产量PSII等)；生化分析(抗氧化酶活性、渗透调节物质)；激素检测(UPLC-MS/MS)；代谢组学(GC-MS)；以及qPCR验证关键基因表达。

主要研究结果

产量与生长参数

联合处理(BS+BM08)使番茄产量显著提高44%，在第四次采收时仍保持高产，而单处理组产量已明显下降。胁迫缓解系数(SAF)分析显示，该组合最能有效维持植株活力，特别是促进根系发育——这在盐胁迫条件下至关重要。

生理生化响应

主成分分析(PCA)揭示联合处理引发独特响应模式：叶片中脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)和类黄酮(TFC)显著增加，而多数抗氧化酶活性降低。根部则呈现脯氨酸和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的特异性积累。这种组织特异性响应暗示BS+BM08可能通过不同机制协调地上与地下部的抗逆性。

激素调控机制

质谱分析发现联合处理显著提高异戊烯腺苷(IPR)含量，叶片和根部分别增加2.1倍和1.8倍。qPCR验证显示细胞分裂素(CK)合成关键基因(Solyc04g016190等)显著上调。值得注意的是，这种CK升高伴随脱落酸(ABA)含量下降，表明该组合可能通过"减轻胁迫感知"而非"增强胁迫响应"来发挥作用。

代谢重编程

GC-MS分析发现联合处理特异性增加克雷布斯循环中间产物：根部富集葡萄糖酸(3.23倍)、GABA(2.68倍)和琥珀酸，叶片中琥珀酸增加1.7倍。这种代谢特征提示CKs可能通过保护光合系统维持能量供应，满足盐胁迫下的高能耗需求。

讨论与意义

该研究首次揭示微生物与非微生物生物刺激剂的协同效应机制：BM08菌株与BS组合通过特异性提升IPR含量，激活"细胞分裂素-光合作用-能量代谢"级联反应。IPR不仅保护光系统免受氧化损伤，还通过维持淀粉积累确保能量供应，最终实现"增产"与"抗逆"的双赢。

这一发现具有重要应用价值：①为有机农业提供可靠方案，尤其适合资源有限的发展中国家；②组合策略较单处理增效明显，可降低使用成本；③阐明CKs在生物刺激剂作用中的核心地位，为后续产品开发提供靶点。研究团队特别指出，该组合在不同作物(如生菜)中同样有效，暗示其可能代表普适性的抗逆调控机制。

论文发表于《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》，为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了创新思路。未来研究可进一步探索该组合对表观遗传的调控作用，以及在不同土壤类型中的稳定性表现。