《Microorganisms》：Co-Fermentation of Trichoderma Strains as a Biotechnological Strategy to Enhance Enzyme Production and Plant Growth-Promoting Metabolites for Agricultural Applications
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对可持续农业投入品日益增长的需求促进了基于微生物衍生酶和生物活性代谢物的生物技术替代方案的发展。在本研究中，研究人员探讨了涉及不同木霉菌株的共发酵策略，作为一种基于工艺的方法，以增强具有农业相关性的酶和植物促生代谢物的产量。不同的培养基成分和接种策略显著影响了
对可持续农业投入品日益增长的需求促进了基于微生物衍生酶和生物活性代谢物的生物技术替代方案的发展。在本研究中，研究人员探讨了涉及不同木霉菌株的共发酵策略，作为一种基于工艺的方法，以增强具有农业相关性的酶和植物促生代谢物的产量。不同的培养基成分和接种策略显著影响了微生物的性能和生物催化输出。优化的共培养条件导致分生孢子形成、微菌核形成、铁载体产生（高达95%）、磷酸盐溶解（高达419 mg mL?1）、吲哚-3-乙酸（IAA）合成（0.60 mg mL?1）的增强，以及几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和蛋白酶活性的增加。通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）进行的代谢物谱分析揭示了与抗菌活性和植物-微生物信号传导相关的多种次级代谢物的诱导产生。总体而言，结果表明，木霉共发酵是强化酶和代谢物生产的有效生物技术策略，突出了其在开发用于可持续农业应用的多功能生物投入品方面的潜力。
当前，可持续农业实践的需求日益增长，促使人们关注能增强养分循环、抑制土壤病原体并改善植物性能的生物策略。木霉属真菌因能够拮抗植物病原体、刺激植物生长并提高养分可用性而备受瞩目。它们能够产生广泛的水解酶、铁载体、植物激素和次级代谢物，是农用化学品的 promising 替代品。然而，传统的单菌株应用在稳定性和功能多样性上存在局限。为了克服这些限制，多菌株共培养系统被认为可以通过促进代谢互补来提供更有效的作用模式。因此，本研究旨在评估不同木霉菌株的共发酵策略，通过调控接种时机、菌株比例和培养基成分，以增强具有农业应用价值的酶和促生代谢物的产量，该研究成果发表在《Microorganisms》期刊上。
为开展此项研究，研究人员使用了来自不同机构的三个木霉菌株：T. harzianum IB 19/17、T. harzianum MMBF 58/09和T. asperellum URM 6997/160821。研究采用了平板对峙法进行菌株相容性测试，并设计了四种不同营养组成的培养基进行发酵实验，比较了双菌株共培养（Co-2）、三菌株共培养（Co-3）以及发酵48小时后添加第三株菌株的延后接种共培养（Co-48）等策略。研究人员对发酵后的生物量和繁殖体进行了定量计数，并利用分光光度法评估了磷酸盐溶解、铁载体和IAA产生能力以及多种酶活性。此外，还运用了气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对共培养产生的次级代谢物进行了鉴定分析。
在相容性测试部分，通过将菌株在平板上以不同方式接种并观察其生长状态，得出结论：供试木霉菌株之间未表现出抑制性相互作用，除URM和MMBF混合接种于中心时未观察到孢子形成外，其他组合均显示出生长相容性，表明这些菌株具有在土壤生态位中共存的潜力。
在生物量和繁殖体计数部分，通过测定不同发酵条件下的干生物量并使用血球计数板统计孢子数量，得出结论：共培养系统显著影响生物量积累，延后接种策略Co-48在培养介质4中获得了最高的干生物量（4.69 g·100 mL
?1）。繁殖体产量方面，Co-2双菌株共培养在特定比例下最大化了分生孢子和微菌核的产量，表明菌株比例和培养基组成对真菌的繁殖策略有直接且显著的影响。
在促生特性的定量分析部分，通过分光光度法对发酵液中的磷酸盐溶解、铁载体合成和IAA产量进行定量分析，得出结论：共发酵显著提升了植物的促生潜力。Co-2双菌株培养在特定比例下实现了高达419 mg·mL
?1的磷酸盐溶解能力。所有共培养系统均产生了铁载体，其中Co-3三菌株共培养达到了95%的最高铁载体产生率。Co-3同样展现了最高的IAA合成量（0.60 mg·mL
?1），这表明多菌株组合能够通过协同作用大幅度增强代谢输出。
在酶活性测定部分，通过以特定底物与发酵上清液反应并测定吸光度的方法，得出结论：共发酵影响了水解酶的表达。几丁质酶活性仅在Co-2部分组合中被检测到，且低于单菌株培养。β-1,3-葡聚糖酶活性在Co-2的URM与IB共培养中达到最高（0.16 U·mL
?1）。蛋白酶活性在所有系统中均被检测到，其中Co-48延后接种策略达到了6.0 U·mL
?1的最高活性。研究结果表明，不同的接种策略对特定酶类的分泌有诱导或抑制作用。
在气相色谱-质谱联用分析部分，通过提取发酵液并进行GC-MS分析以鉴定挥发性化合物，得出结论：共培养显著影响了次级代谢物的多样性与产量。共培养系统比单菌株培养产生了更多的代谢物。主要化学成分为脂肪酸衍生物，如13-二十碳烯酰胺和十八烷酸等。特定菌株组合还独特地表达了6-戊基-α-吡喃酮等与抗菌活性相关的化合物，证明发酵条件是驱动代谢多样性的关键因素。
在讨论部分，研究人员总结了微生物共培养系统在模拟土壤多物种相互作用中的重要性。木霉菌株间高度的相容性为多菌株接种剂在土壤环境中的成功定殖提供了先决条件。共发酵诱导的高水平铁载体会增强铁的动员能力，有助于抑制土传病原体并调节根际微生物动态。高效的磷酸盐溶解能力可以减少对合成肥料的依赖，而IAA的产生则直接促进了植物根系发育。此外，共培养分泌的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶在有机质分解和病原菌抑制中发挥关键作用。次级代谢物除了具备直接抗菌功能外，还可能作为信号分子参与植物-微生物通讯。研究结论表明，木霉共发酵是一种有效的生物技术策略，能够显著强化与农业相关的酶和生物活性代谢物的生产。培养基成分和接种策略的调节显著增强了各项农业促生指标，该平台技术在开发结合了养分活化、生防和促生功能的多功能生物投入品方面展现出巨大的潜力。
