Soil & Tillage Research | 魏蜜课题组发现芽胞杆菌组合促进番茄生长的新机制

       2025年2月7日，我院魏蜜助理教授课题组在国际知名期刊《Soil &Tillage Research》（中科院农林科学大类一区Top期刊，IF=6.1）上发表了题为 “Mechanisms of tomato growth promotion in three soils after applying Bacillus combinations”的研究论文，深入探究了芽胞杆菌组合在不同土壤环境下对番茄生长的促进作用及背后机制。

       在农业生产中，通过人工接种有益微生物来改善根际环境系统，从而提高作物产量由来已久。然而，由于多种环境因素的影响，单一菌株在土壤中的应用效果往往不稳定。因此，农业微生物制剂的研究重点已从单一菌株转向微生物群落水平，合成和利用具有良好生物相容性和互补生物控制方法的功能性复合微生物群落，不仅能提高单一功能菌株在田间环境中的适应性，还能增强对土传病害的生物控制效果和增加作物产量。
       魏蜜课题组构建了由四种具有互补功能的芽胞杆菌组成的芽胞杆菌组合（Bacillus combinations），这些菌株能够溶解无机磷、有机磷和氮，溶钾，以及分泌铁载体和植物激素 IAA 和玉米素，有望开发成调节土壤性质和促进作物生长的生物肥料。研究以三种典型土壤（Haplic Chernozems、Haplic Luvisols 和Haplic Calcisols）为对象，旨在探究芽胞杆菌组合对番茄植株生长的促进效果及其机制。
       研究发现，芽胞杆菌在不同土壤类型中的定殖情况差异显著，且与土壤总磷含量呈正相关（R² = 0.7717, P = 0.0018）。接种芽胞杆菌组合显著增加了番茄植株的高度和重量，尤其是在 Haplic Calcisols 和 Haplic Luvisols 土壤中，这主要归因于碱性磷酸酶和植酸酶活性的增加，激活了土壤中不溶性磷的利用。此外，芽胞杆菌组合还调节了根际微生物群落结构和功能，增加了关键菌属的丰度，如 Haplic Calcisols 土壤中的Streptomyces（P = 0.018）、Haplic Luvisols 土壤中的Pseudoxanthomonas 和Flavihumibacter以及 Haplic Chernozems 土壤中的Flavisolibacter（P = 0.03），这些变化有助于磷的溶解和营养吸收，并得到根际有机酸水平增加的支持。功能预测表明，芽胞杆菌接种增强了与营养循环、生物膜形成和植物激素生产相关的过程，有助于植物生长。该研究为芽胞杆菌组合促进磷的有效性和植物生长的机制提供了见解，丰富了我们对微生物与土壤相互作用的认识，为针对性地应用芽胞杆菌生物肥料以调控土壤肥力和可持续农业实践奠定了基础。

       该论文的第一作者为我院2020级本科毕业生邵鼎尊，通讯作者为魏蜜助理教授，2020级本科毕业生何仪、2019级本科毕业生翟悦、2020级硕士毕业生杨想霞、国振华参与了该项研究，谭金芳教授对论文的修改提供了宝贵意见。该研究得到了国家自然科学基金、深圳市博士后科研项目、广东省自然科学基金以及中山大学中央高校基本科研业务费等项目的资助。

       文章链接：https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106477

初稿：邵鼎尊  初审：魏蜜  审核：辛国荣  终审：程月华