红树林根际细菌的植物促生长特性及其对番茄生长的促进作用研究

为解决化学肥料对环境的负面影响及寻找可持续农业解决方案，研究人员从哥伦比亚太平洋红树林Rhizophora mangle根际分离出26株细菌，鉴定其具有固氮(nifH基因)、产吲哚-3-乙酸(IAA)、合成铁载体及解磷解钾等植物促生长(PGP)特性。通过混合数据因子分析(FAMD)筛选出Raoultella terrigena RFN53、Klebsiella variicola RFN55等4株功能优良菌株，温室试验证实其可显著提高番茄(Solanum lycopersicum)株高、叶面积及生物量(p<0.05)。该研究为开发红树林微生物资源作为生物肥料提供了科学依据。

　　

在当今全球面临粮食安全与生态环境双重挑战的背景下，化学肥料的过度使用导致土壤酸化、水体富营养化等问题日益严重。其中，作为世界主要园艺作物的番茄(Solanum lycopersicum)每年需消耗大量氮磷钾肥料，而传统施肥方式效率低下且污染环境。与此同时，红树林生态系统作为"海岸卫士"，其根际蕴藏着丰富且尚未充分开发的微生物资源，这些微生物在极端盐度、缺氧等压力环境下进化出的独特代谢能力，可能为解决农业可持续发展提供新思路。

哥伦比亚太平洋沿岸的Rhizophora mangle(红树属)根际成为本研究的关键样本来源。研究人员通过无氮培养基分离获得26株细菌，运用16S rRNA基因测序鉴定其包含Raoultella、Klebsiella等13个属。通过PCR扩增nifH基因证实所有菌株均具固氮能力，并系统评估了其产IAA、铁载体合成及解磷解钾等植物促生长(PGP)特性。研究创新性地采用混合数据因子分析(FAMD)筛选出4株功能菌株，通过双盲温室试验验证其对樱桃番茄生长指标的促进作用。

关键技术方法包括：1)从哥伦比亚Dagua河口红树林根际和根表取样；2)使用Ashby和NGNF无氮培养基分离固氮菌；3)16S rRNA基因测序结合贝叶斯系统发育分析进行菌株鉴定；4)PCR扩增nifH基因验证固氮功能；5)铬天青S(CAS)平板法检测铁载体；6)分光光度法测定IAA产量；7)NBRIP和Aleksandrov培养基评估解磷解钾能力；8)双因素方差分析统计处理温室试验数据。

研究结果揭示：

3.1 细菌分离与鉴定

从R. mangle根际分离的26株细菌中，Raoultella terrigena(7株)和Klebsiella variicola(4株)为优势菌种。系统发育分析显示这些菌株在进化上形成明显分支，其中RFN53(R. terrigena)与RFN55(K. variicola)聚类于高支持率(100%)分支。

3.2 植物促生长特性评估

所有菌株均能产生IAA(1.31-366.97 μg/mL)，其中K. variicola RFN55产量最高(366.97 μg/mL)。90.9%菌株具有解磷能力(溶解指数3.83-10.50)，72%可解钾(1.34-4.92)。铁载体检测显示76.9%菌株呈阳性，主要为儿茶酚酸盐类型。

3.2.6 温室试验验证

接种Cellulosimicrobium sp. RFN73的番茄株高(29.2 cm)和叶面积(5.85 cm²)显著优于对照(p<0.05)。R. terrigena RFN53与K. variicola RFN55组合使株高增加至33 cm，表明菌株协同效应可能通过多种PGP机制实现。

讨论部分强调，尽管部分菌株(如Klebsiella)存在潜在生物安全风险，但红树林来源的环境菌株可能缺乏临床分离株的致病基因。研究首次报道了Novosphingobium resinovorum等菌株的IAA生产能力，为微生物肥料开发提供了新资源。通过多维度PGP功能评估与严格统计验证，该研究为红树林微生物资源在可持续农业中的应用提供了可靠的科学依据，相关成果发表在《Biotechnology Reports》上，对推动生态友好型农业发展具有重要意义。