珍珠粟内生菌和根际菌的功能特性及其在促进植物生长中的作用

《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》：Functional characteristic of endophytic and rhizospheric bacteria from pearl millet and their role in plant growth promotion

　　

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  为了增加农业产量而随意使用合成肥料对农业生态系统造成了有害影响
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  液体微生物菌剂的开发可能是农用化学品的合适替代品，既保护了环境又保护了农业
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  在本研究中，接种 Proteus mirabilis (PZ256925), Pseudomonas trivialis (PZ256926) and Burkholderia dolosa (PZ256927) 促进小粟生长以及生理参数

引言

目前，不断变化的气候条件给世界带来了巨大的障碍，并对全球农业可持续性构成了重大风险。农业是发展中国家经济产出的重要组成部分。不断变化的气候条件对农业的复杂影响，强调了包括干旱、降雨无常、洪水、高温和害虫激增在内的不利天气事件如何打断农业生产力 (Verma et al., 2025)。环境变化通过直接影响包括植物生长以及食物分配和加工相关不同部门在内的生物物理因素，影响植物生产力。农业生产系统受到波动的环境条件的不利影响，从而引发粮食不安全的问题。这导致了与全球饮食习惯相关令人担忧的状态，特别是在农业在其生产力和经济水平中发挥关键作用的国家 (Saleem et al., 2025)。

估计不断变化的环境条件的影响并利用新策略缓解其影响，对于放大作物生产并满足不断增长人口的粮食需求至关重要。珍珠粟是一种极具价值的作物，因为它营养丰富、具有气候弹性，与其他作物相比，在限制条件下具有获得更大经济回报的巨大潜力 (Satyavathi et al., 2021)。通常，这种粟类更适合水分亏缺和高温胁迫条件，主要是在植物发育的生殖阶段和早期幼苗阶段 (Djanaguiraman et al., 2024)。此外，当前气候危机饱和率导致了全球不同地区作物生产力的急剧下降。土壤中有机物质的变化是环境变化对农业的另一个后果。由于气候改变导致的高温和高微生物活动加速了土壤有机物质的分解 (Xu et al., 2020)。因此，土壤有机碳含量减少，这对于土壤的保护、养分保持和持水能力至关重要。土壤有机质的减少会对土壤肥力产生不利影响并降低农业产量。此外，由于环境条件的变化，改变农用化学品实践可能是必要的 (Praveen and Sharma 2019)。

在过去的几年中，由于实施这些消耗养分的耕作系统，土壤退化和剥削出现了显著增加，这大幅降低了作物生产力。如果允许相同的执行策略在未来十年继续，当前生产用地可能会变成贫瘠的不毛之地。由作物引起的土壤退化不断降低土壤营养价值而没有得到适当的恢复，特别是在像印度这样的发展中国家，可能会导致粮食短缺 (Gupta et al., 2024)。因此，迫切需要多种技术，这应该让农民意识到利用他们的本土信息通过使用更少的外部投入来生产额外的谷物。这种方法被称为再生农业实践，这是当前时刻的必要性。此外，化学肥料经常导致生产成本增加 (Singh et al., 2019)。化学肥料和生物菌剂的联合施用，不仅环保而且调节土壤中的养分可用性，是目前时刻的必要性。存在于植物内球和根际区域的细菌可以作为化学肥料的重大替代方案。它们显示出在减少农业投入需求方面的潜力。利用包含植物生长促进 (PGP) 细菌的生物资源如生物菌剂，可以促进实现可持续的农业方法 (Chamkhi et al., 2022)。

目前，来自内生和根际区域的 PGP 细菌以生物菌剂的形式存在，为植物提供所有必要的养分。它们通过多种机制增加植物生长并保护它们免受疾病和各种环境胁迫，包括群体感应、诱导系统抗性 (ISR)、氮 (N₂) 固定、磷 (P) 和钾 (K) 的溶解，以及铁载体、氰化氢 (HCN)、水解酶和植物激素的生产 (Ercole et al., 2025; Sen et al., 2026)。多样的 PGP 细菌通过诱导对昆虫的自然抗性和促进与植物的共生结合来增加植物抗性。因此，生物菌剂已被认为是减轻生态退化、促进土壤健康和实现可持续农业的适当手段 (Kuar et al., 2025)。生物菌剂可以单独使用或与其他农用化学品组合使用，并为可持续农业生产进行了广泛研究。然而，即使有越来越多的证据支持 PGP 细菌肥料的优点，它们在粟类生产中的实际实施仍然有限。相关内生和根际群落的细菌多样性和功能潜力仍未得到充分描述，许多研究集中在模型作物上 (Goron and Raizada 2015)。在本调查中，PGP 细菌被分离、表征并用于温室和田间条件下珍珠粟的生长和更高产量生产。

章节片段

珍珠粟细菌的分离

茎和根际土壤样本来自希马查尔邦巴鲁萨希布的珍珠粟，并被带到实验室进行细菌分离。表面灭菌方法用于分离内生细菌 (Sharma et al., 2024)，根际细菌使用连续稀释和涂布平板法从 1 克土壤 (Bhalani and Dasgupta 2024) 在不同生长培养基上分离，包括王氏 B 琼脂 (KB)、营养琼脂 (NA) 和胰蛋白胨大豆琼脂 (TSA)

珍珠粟相关细菌的分离

总共从在希马查尔邦巴鲁萨希布种植的珍珠粟中在 NA、TSA 和 KB 培养基上筛选出 13 个细菌分离株（5 个内生，8 个根际）。细菌菌株被纯化并在甘油储液中保存以供进一步分析。

植物生长促进特性的筛选

在 13 个细菌分离株（5 个内生，8 个根际）中，4 个分离株在平板测定法中固氮阳性。8 个细菌分离株显示出 P 溶解能力，范围从 127.06 ± 0.04 到 218.04 ± 0.03 mg L^-1。五个分离株

讨论

与其他主要谷物相比，珍珠粟的营养需求相当低。然而，它受益于尿素、磷酸二铵和钾肥的应用，特别是在土壤养分限制条件下。Singh (2019) 显示，珍珠粟的产量范围为 2.96 t ha^-1（农户施肥）到 4.59 t ha^-1，应用了推荐剂量的全部 N₂ (100 公斤)、P (60 公斤) 和 K (40 公斤) 肥料。

结论

总之，选定的内生和根际细菌在盆栽和田间条件下对珍珠粟的生长和发育具有巨大潜力。E. persicina EU-BPMT-12、P. brenneri EU-BPMN-06 和 S. rhizophila EU-BPMN-01 的接种显著增强了单独使用的珍珠粟研究生长和生理参数以及与减半剂量化学肥料 (50%) 组合使用。因此，细菌菌剂与半剂量

伦理批准

不适用。

知情同意

不适用。

利益冲突声明

没有利益冲突。

CRediT 作者贡献声明

Babita Sharma: 写作 – 原稿，调查。Ajar Nath Yadav: 监督，概念化

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能会影响在此论文中报告的工作。

致谢

不适用

Babita Sharma|Ajar Nath Yadav