《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Biotechnological potential of Plant Growth-Promoting Rhizobacteria from the rhizosphere of native species of the Caatinga biome
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摘要使用适应卡廷加（Caatinga）生物群系的植物根际促生菌（PGPR）为提高作物效率和气候胁迫韧性提供了机会，从而减少了传统种植的影响。本研究旨在对与卡廷加特有植物根部相关的可培养 PGPR 进行生物勘探，评估其植物生长促进和生物防治潜力。进行了体外实验以评估拮抗活性（双
摘要
使用适应卡廷加（Caatinga）生物群系的植物根际促生菌（PGPR）为提高作物效率和气候胁迫韧性提供了机会，从而减少了传统种植的影响。本研究旨在对与卡廷加特有植物根部相关的可培养 PGPR 进行生物勘探，评估其植物生长促进和生物防治潜力。进行了体外实验以评估拮抗活性（双平板培养法）、溶磷作用以及吲哚 -3-乙酸（IAA）的产生。共获得了 40 个根际细菌分离株——18 个来自 Cnidoscolus quercifolius Pohl，22 个来自 Commiphora leptophloeos (Mart.) J.B. Gillett。其中，52% 表现出快速生长，大多数（77.5%）为革兰氏阴性杆菌。在 23 个分离株中观察到了对 Lasiodiplodia theobromae、Macrophomina sp. 和 Fusarium sp. 的拮抗活性，其中 TU38 和 TF29 显示出最高的抑制率（高达 90%）。9 个分离株溶化了磷酸盐并产生了 IAA，其中 6 个分离株的产量高达 3.49 μg mL?1。基于 16 S rRNA 基因测序，将其归类为最近的系统发育亲属。总体而言，23 个分离株——特别是 RU22 和 TU38——表现出强烈的体外植物生长促进和拮抗潜力。这些发现突显了源自卡廷加特有植物的 PGPR 在开发可持续生物投入品方面的生物技术潜力。
引言
未来面临着一个巨大的挑战，即在不久的将来提高生产力，这要求以对环境冲击较小的方式可持续地生产食物和其他农产品。维持农业生产力和环境健康已被设定为可持续发展目标（SDGs）之一 [1]。这一挑战必须在不开垦新土地、使用天然投入品和/或减少农用化学品和矿物肥料使用的前提下加以解决，这些化学品和肥料常被过度使用，无论是为了增加短期生产力 [2] 还是为了减少因植物病原物作用造成的损失 [3]。这些行为对我们的自然资源非常有害 [4]，并强化了采用日益可持续的农业实践的紧迫性 [5]。
替代方案之一是使用有益微生物，它们在植物刺激、生物修复和生物施肥中起着重要作用。它们通常附着在植物根际的土壤颗粒上 [7]，通过提高对其他植物发育必要元素的可达性和寻找能力来促进植物生长 [6]。植物不断在该区域释放化合物，这促进了有助于养分循环的众多相互作用，这些化合物由根部释放以及从土壤中获取 [8]。此外，宿主机根际微生物组已被视为植物的第二基因组，因为它赋予健康、生长促进以及抗虫害和病害的能力 [9]。
植物根际促生菌（PGPR）是这一群体的一部分，能够产生生长素（例如，吲哚乙酸（IAA））、生长激素 [10]、水解酶，并通过产生次级代谢产物来产生抗菌物质，以及使磷酸盐可供植物利用 [11,12]。溶化磷酸盐和其他矿物的根际细菌执行磷酸盐的积累和转化，增加这一资源并改善土壤健康 [13]。另一个好处是产生细菌铁载体，这有助于微生物吸收铁 [14]。
通过快速和显著的定殖诱导系统抗性，作为一种病害控制机制，通过防止病原微生物通过根系进入来发挥作用 [15,16]。
探索本土、韧性和适应的微生物为了解 PGPR 的特性和活动以造福目标植物提供了有利条件 [4]。已知 PGPR 的益处是多样的，但它们受到诸如因与其他土著微生物竞争而导致定殖不理想、非生物胁迫以及与杂草竞争等因素的影响。
卡廷加生物群系的特点是植物物种高度适应半干旱条件，例如 Cnidoscolus quercifolius Pohl（大戟科）和 Commiphora leptophloeos（Mart.）J.B. Gillett（橄榄科），当地分别称为 faveleira 和 umburana-de-camb?o。对这些适应半干旱条件的物种的根际微生物群进行生物勘探，以维持生物活性 [17]，使我们能够获得关于这些微生物的建立、分布和潜力的知识 [18]。宿主植物的特异性和根微生物位点的定殖潜力表明，当地适应可能影响土壤、细菌和植物之间相互作用的结果 [19]。
本研究的主要假设是，从本土卡廷加植物中分离出的可培养 PGPR 具有体外产生有助于植物生长和抑制植物病原真菌生长的生物活性物质的潜力，使它们成为未来农业验证的有前途的候选者。本研究的目的是对在巴西东北部伯南布哥半干旱地区卡廷加生物群系内的本土植物根部相关的可培养 PGPR 进行体外生物勘探，并表征其功能特征和生物技术潜力。
章节摘要
根际土壤采集
从三株健康成年 Cnid. Quercifolius“faveleira”和 Comm. leptophloeos“umburana-de-camb?o”植物上采集附着在根部的根际土壤样本（每种物种 50 克）。这些植物位于巴西伯南布哥州圣弗朗西斯科河谷联邦大学（Univasf-CCA）农学院的一块本土卡廷加片段内（南纬 09°26′20.6″/西经 040°29′22.4″）。对于根际土壤样本的采集，枯枝落叶层和土壤
细菌分离与表征
共获得了 40 个根际细菌分离株，18 个来自 C. quercifolius，22 个来自 C. leptophloeos。关于生长情况，52% 表现出快速生长（接种后 24 小时），48% 表现出晚期生长（接种后 72 小时）。观察 40 个分离株的形态，发现 38 个为杆菌型，2 个呈现为球杆菌。革兰氏染色测试检测到 31 个为革兰氏阴性，9 个为革兰氏阳性（表 1）（见图 1）。
PGPR 分离株与植物病原真菌 Lasiodiplodia theobromae、Macrophomina sp. 和 Fusarium sp. 之间的双培养测试
使用双平板培养法来验证拮抗
讨论
本研究的主要假设——即卡廷加特有物种拥有能够产生生物活性物质并控制植物病原物的植物根际促生菌（PGPR）——在体外条件下得到了证实。这些实验室结果表明，当地分离株具有相关功能特征，使它们成为有前途的候选者，现在需要在体内条件下（温室和田间试验）进行进一步验证。
在本研究中，在 40 个
结论
获得的分离株表现出生物技术潜力，如体外实验所示，使它们成为后续温室和田间条件下验证阶段的有前途的候选者，旨在未来作为生物投入品进行评估。卡廷加特有植物的根际构成了一个有前途的来源，用于获得具有植物生长促进潜力的微生物，在体外显示出基本的功能特征。分离株 RU22 和 TU23 在所有测试中均表现积极，而
CRediT 作者贡献声明
普里西拉·海伦娜·马查多：方法论，写作 – 原稿，写作 – 审阅与编辑。卢安·罗德里戈·吉尔·德·布里托：方法论，写作 – 原稿，写作 – 审阅与编辑。马里亚娜·马丁斯·费雷拉·洛伦索：方法论，写作 – 审阅与编辑。路易斯·维克托·德·阿尔梅达·丹塔斯：方法论，写作 – 原稿。布鲁诺·库蒂尼奥·莫雷拉：方法论，验证，写作 – 审阅与编辑。
竞争利益声明
作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，可能会影响本论文中报告的工作。
致谢
作者感谢 FACEPE（B. C. M.）提供奖学金；FACEPE（伯南布哥州资助局）授予硕士奖学金（P. H. M. – 流程 - 88887.616135/2021-00），该项目位于 圣弗朗西斯科河谷州立大学（UNIVASF）的农学 – 植物生产研究生项目（PPGA-PV）。我们还感谢圣弗朗西斯科河谷联邦大学为实验的执行和分析提供基础设施。
普里西拉·海伦娜·马查多|卢安·罗德里戈·吉尔·德·布里托|马里亚娜·马丁斯·费雷拉·洛伦索|路易斯·维克托·德·阿尔梅达·丹塔斯|布鲁诺·库蒂尼奥·莫雷拉
植物生产研究生项目，圣弗朗西斯科河谷联邦大学，伯南布哥州佩特罗利纳，56300-990，巴西
