第四章植物根际促生细菌.ppt
植物根际促生菌的筛选与应用
摘要摘要植物根际促生菌可以提高不同植物的种子萌发率，促进植株的生长，增加植物叶面积以及叶绿素含量，对植物的生物量及其根长及根的表面积也有一定程度增加，从而加速植物的生长发育进程，还可以拮抗多种植物病原菌生长，降低植物病发率。
本实验研究主要以筛选出具有较高解磷、解钾、产IAA（吲哚乙酸）、产HCN（氰化氢）、产铁载体、产ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）脱氨酶活性的植物根际促生菌（PGPR）为目的，从植物根际及根际土壤中分离筛选得到具有促生活性的菌株100株，再通过定量测定分析其中22株菌具有解磷活性，11株菌具有解钾活性，9株菌具有产IAA能力，16株菌具有产铁载体能力，1株菌具有产ACC脱氨酶能力。
选取其中促生活性较高的20株菌株，进行生理生化特征测定及16srDNA序列测定。
采用平板水培法初步测定这20种菌的促生效果。
结果显示促生效果最好的是菌株2-2、3-1、5、22-2及30-4。
通过盆栽实验发现与对照组相比加菌的实验组均能提高大麦的生物量，其中具有解磷活性的菌株能提高大麦中的有效磷含量，具有解钾活性的菌株能提高大麦的速效钾含量。
盆栽实验测得菌株30-4促生活性高于其他菌株，对其进行培养基条件优化，通过单因素实验与响应面优化得到其最适培养条件：0.29%牛肉膏，1%酵母浸粉，0.78%MgSO4。
优化后产IAA量为106.11mg/L，比优化前提高23.4%。
关键词：植物根际促生菌；筛选；条件优化；大麦AbstractAbstractPlant growth-promoting rhizobacteria(PGPR)can improve seed germination rate of different plants,promote plant growth,increase leaf area and chlorophyll content of plants, increase plant biomass,root length and root surface area to a certain extent,thus accelerating plant growth process,and can also antagonize the growth of many plant pathogens and reduce the incidence of plant diseases.This experimental study mainly aims to screen plant rhizosphere-promoting bacteria (PGPR)with high phosphate-dissolving,potassium-dissolving,IAA-producing,HCN-producing,iron-producing carrier,and ACC deaminase-producing activity,from plant rhizosphere and100strains of life-promoting strains were isolated and screened from rhizosphere soil.Then,22strains had phosphate-dissolving activity,11strains had potassium-dissolving activity,9strains had IAA-producing ability,and16strains had16 strains.The ability to produce iron carriers,one strain has the ability to produce ACC deaminase.Twenty strains with higher life-promoting properties were selected for physiological and biochemical characteristics determination and16srDNA sequencing.The growth promoting effects of these20strains were initially determined by plate hydroponics.The results showed that the best promoting effects were2-2,3-1,5,22-2,30-4. The pot experiment showed that the experimental group with bacteria increased the barley biomass compared with the control group.The strain with phosphorus-dissolving activity could increase the available phosphorus content of barley,and the strain with potassium-dissolving activity could increase the available potassium content of barley.The results showed that strain30-4promoted the life more than other strains,optimized the medium conditions,and optimized the conditions by single factor experiment and response surface optimization:0.29%beef extract,1%yeast extract,0.78%MgSO4.The IAA output after optimization was106.11mg/L,which was23.4%higher than that before optimization.Keywords:PGPR;screening;condition optimization;barley目录第一章文献综述 (1)1.1植物根际促生菌 (1)1.1.1研究背景 (1)1.1.2植物根际促生菌（PGPR）的含义 (1)1.2PGPR的作用机制 (1)1.2.1解磷作用 (2)1.2.2解钾作用 (2)1.2.3生长素 (2)1.2.4铁载体 (3)1.2.51-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶 (3)1.2.6诱导寄主植物对干旱的忍耐力 (3)1.3PGPR的研究进展 (3)1.4PGPR展望 (5)1.5本实验研究内容 (5)第二章植物根际促生菌的分离筛选及鉴定 (6)2.1实验材料 (6)2.2培养基及试剂 (6)2.2.1培养基 (6)2.2.2试剂 (8)2.3实验仪器 (9)2.4实验方法 (9)2.4.1初步筛选 (9)2.4.2解磷活性测定方法 (10)2.4.3解钾活性测定方法 (10)2.4.4产IAA量测定方法 (10)2.4.5产HCN测定方法 (11)2.4.6铁载体测定方法 (11)2.4.7ACC脱氨酶活性测定 (11)2.4.8菌株生理生化鉴定 (12)2.4.916SrDNA序列测定和菌株鉴定 (14)2.5结果与讨论 (15)2.5.1PGPR促生能力的定性测定 (15)2.5.2解磷菌的筛选及定量分析 (17)2.5.3解钾菌的筛选及定量分析 (17)2.5.4产IAA菌的筛选及定量分析 (18)2.5.5产铁载体菌的筛选及定量分析 (19)2.5.6产ACC脱氨酶菌的筛选 (20)2.5.7各菌株生理生化与16SrDNA鉴定结果 (21)第三章植物根际促生菌促生效果研究 (24)3.1实验材料 (24)3.2培养基及试剂 (24)3.2.1培养基 (24)3.2.2试剂 (25)3.3实验方法 (26)3.3.1PGPR平板水培促生实验 (26)3.3.2盆栽实验 (26)3.4实验结果与讨论 (28)3.4.1大麦水培实验结果 (28)第四章一株产IAA菌的发酵培养基条件优化 (36)4.1培养基及试剂 (36)4.2实验方法 (36)4.2.1培养条件单因素优化 (36)4.2.2响应面优化 (36)4.3结果与讨论 (36)4.3.1发酵培养基条件优化 (36)4.3.2响应面优化分析 (39)第五章结论 (43)参考文献 (44)致谢 (48)第一章文献综述1.1植物根际促生菌1.1.1研究背景合成肥料和农药一直被认为是提高作物产量的重要途径，然而，随着化肥农药施用量的增加，引起的负面影响也日益明显。
植物根际促生菌的筛选及鉴定
植物根际促生菌的筛选及鉴定植物根际促生菌（Plant Growth Promoting Rhizobacteria，简称PGPR）在农业生物技术领域具有重要意义。
这些微生物在与植物根系的相互作用下，能够促进植物的生长和健康。
为了更好地利用这些有益的细菌，我们需要对它们进行筛选和鉴定。
植物根际促生菌的筛选筛选植物根际促生菌，一般需要以下步骤：采集根际土壤：从健康的植物根系周围采集土壤样品，这是PGPR的丰富来源。
富集培养：将采集的土壤样品进行处理，然后将其接种到特殊培养基上进行富集培养，以增加目标微生物的数量。
初筛：将富集培养后的菌液进行平板划线分离，得到单菌落。
根据菌落的形态、大小、颜色等特征进行初步筛选。
复筛：对初筛得到的菌株进行进一步鉴定和筛选。
这包括对菌株的生长情况、产抗生素能力、铁载体活性、解磷能力、诱导植物抗性等方面的测定。
分子鉴定：通过基因测序技术，对筛选得到的菌株进行分子水平上的鉴定。
根据16S rRNA基因序列的相似性，确定菌株的分类学地位。
植物根际促生菌的鉴定植物根际促生菌的鉴定一般包括以下步骤：形态观察：观察菌落的形状、大小、颜色、质地等特征，初步判断菌株的种类。
生理生化试验：对筛选到的菌株进行生理生化试验，如氧化酶、过氧化氢酶、糖醇发酵等，以确定菌株的生理生化特性。
抗生素产生试验：通过抗生素产生试验，可以初步判断菌株是否具有抗菌活性。
铁载体活性测定：通过测定菌株的铁载体活性，可以确定菌株在植物根际中的定殖能力。
解磷能力测定：测定菌株的解磷能力，可以评估它们在促进植物吸收土壤磷素方面的作用。
诱导植物抗性试验：通过测定菌株诱导植物抗病性能力，可以评估它们在提高植物抗病性方面的作用。
分子鉴定：采用基因测序技术，对筛选得到的菌株进行分子水平的鉴定。
通过对16S rRNA基因序列进行分析，可以确定菌株的分类学地位。
植物根际促生菌的筛选和鉴定是开发利用这些有益微生物的关键步骤。
通过形态观察、生理生化试验和分子鉴定等方法，我们可以准确地确定这些微生物的种类和特性，为将来的应用提供科学依据。
植物的养分与根际生态调节
基因组学技术：用 于研究植物养分吸 收和根际生态调节 相关的基因功能
代谢组学技术：用 于分析植物在养分 胁迫下的代谢产物 变化
蛋白质组学技术： 用于研究植物根际 分泌物对土壤微生 物的影响
分子生物学技术：用 于克隆和鉴定与植物 养分吸收和根际生态 调节相关的基因
优点：能够定量分析植物养分与根 际生态之间的关系，提供较为准确 的数据支持。
根际有机物：植 物根系分泌的有 机物质，对根际 微生物的生长和 繁殖起到促进作 用。
根际pH值：植物 根系通过分泌酸 碱物质来调节根 际pH值，从而影 响根际生态系统 的组成和功能。
细菌：分解有机 物，提供营养物 质
真菌：与植物形 成共生关系，促 进植物生长
放线菌：产生抗 菌物质，抑制病 原菌的生长
术推广
植物养分与根际生态调节在应对全 球变化中的重要性
实际应用与推广前景
添加标题
添加标题
未来研究方向与技术发展
添加标题
添加标题
政策与资金支持
汇报人：XX
微生物与植物之间的互 利共生关系：在根际生 态系统中，植物和微生 物相互依存，形成了一 种互利共生的关系。
促进养分吸收：通过增加土壤微生物活性，提高植物对养分的吸收效率。 增强抗逆性：通过改善土壤环境，增强植物对干旱、盐碱等逆境的抗性。 促进根系发育：通过调节土壤中的激素等化学物质，促进植物根系的发育。 提高产量与品质：通过优化土壤环境，提高植物的产量和品质。
土壤取样分析：对土壤中的养分含量进行测定，了解土壤养分状况。
植物组织分析：通过分析植物组织中的养分含量，了解植物对养分的吸收和利用情况。
根际微生物分析：研究植物根际微生物的种类、数量和活性，了解根际生态系统中养分转化和利用 的过程。
根际微生物与植物的相互作用
D. 根际温度一般比非根际土壤温度高1-2℃; E. 根系的穿插作用，使根际的水分状况和通气条件 优于非根际。
以上条件都有利于形成有利于根际微生物生长繁殖的微环境。
目录
CONTENTS
01 根际的定义与
2. 由于不同植物根际条件的选择性，某些病原菌在相应植物的根际得到加富，更助长了病害的发生。长期种植同一作物 造成根际有毒物质积累，虽然每年施肥充足和采用相同的栽培措施，但作物产量仍每年下降的现象。
3. 某些微生物产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的伸长。 4. 根际微生物产生生长激素过高，可抑制植物生长。
根际微生物对植物的影响
根际微生物对植物的作用
2.不利的影响。
1. 微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。反消化细菌使含氮物 质变成N2，养分损失。细菌对某些重要元素的固定可严重影响植物的发育。(例如：细菌固定锌会导致果树得小叶病； 细菌固定氧化锰会使燕麦得灰斑病。)
根际形成的共生关系
2.根瘤
植物根瘤和其中的根瘤菌之间的互惠共生关系， 因为有了这种关系对于保持土壤肥力，增加农作物产 量起着重要的作用。
参与结瘤的细菌有根瘤菌、固氮根瘤菌和缓慢根瘤菌。 固氮根瘤菌能在热带豆科植物茎上结瘤，并以游离生活状态利用N2进
行生长（其它根瘤菌没有此功能）
根瘤 根瘤菌
研究发现，植物能够释放包括萜烯、类黄酮、木素衍生物在内的有 机化合物，这些物质的化学结构与污染物相似，因此它们可以诱导根际微 生物ＰＡＨｓ降解基因的表达，从而促进ＰＡＨｓ的生物降解。
植物根际促生菌的促生机制与应用
植物根际促生菌的促生机制与应用摘要：植物根际促生菌（Plant Growth Promoting Rhizobacteria，PGPR)，因其能直接改变土壤元素形态、分泌生长素及抑制植物病原菌，从而促进植物生长发育，提高作物产量。
本文重点梳理了PGPR在促进植物生长、增强植物抗逆性、抑制植物病原体及实际应用的功能方面进行了介绍，旨在为今后PGPR的研究和应用提供理论参考。
关键词：PGPR；促生机制；应用1 前言在植物根系代谢过程中，周围被土壤覆盖的区域称为根际，关系到植物根系生长和活动的非常重要的区域。
生长或附着在植物根部的菌株可以促进植物的生长发育，抑制有害病原体的生长，这类微生物被称为植物根际促生菌（Plant Growth Promoting Rhizobacteria，PGPR)[1]。
PGPR通过直接或间接的方式对植物生长发育起到促进作用。
通过其分泌生长激素或改变土壤元素形态对植物生长起到直接促生作用，或者通过抑制植物病原体或降解有害物质，间接促进植物生长。
2 PGPR的促生机制2.1直接机制PGPR通过固氮、矿质养分的溶解和植物激素的产生来提高植物对土壤养分的吸收，直接影响植物生长活性，并根据PGPR的种类、性能强度和植物的种类变化而变化。
2.1.1 固氮生物固氮是一个惊人的过程，约占全球固氮量的三分之二，通过微生物与植物的共生或非共生作用发生的。
氮是植物生长发育最重要的元素之一，在生长和各种代谢活动中起着重要作用。
PGPR将空气中的游离氮转化为氨，然后被植物吸收利用。
PGPR未来将成为植物氮元素管理越来越重要的组成部分。
化学氮肥只有约30-50%被植物吸收，剩余吸附在土壤的有机氮变得不可吸收或浸入自然环境中流失，造成土壤污染。
而PGPR的菌肥菌剂具有环境友好型特点，更有利于环境发展和农业可持续发展.2.1.2 磷酸盐增溶磷是仅次于氮的植物生长发育第二重要元素。
土壤中磷常以不溶或难溶性的形式存在（例如磷酸钙和磷酸锌等），导致植物根系很难吸收。
根际微生物和植物生长的关系分析
根际微生物和植物生长的关系分析植物作为生物的重要分支，在自然界中扮演着重要角色。
植物长期处于土壤中，与根际微生物密切接触。
根际微生物是指生存在植物的根部周围的微生物群落，包括细菌、真菌、放线菌和古菌等。
它们与植物之间互相作用，可以对植物生长和发育产生直接或间接的影响。
1. 根际微生物对植物的生长有何影响？根际微生物与植物根系存在着复杂的关系。
首先，根际微生物与植物根系可以形成共生关系，参与植物的营养吸收和耐逆性等方面的调节。
其次，根际微生物可以针对病原微生物，形成竞争和拮抗作用，促进植物的免疫力和自我保护能力。
此外，根际微生物还可以分解和转化土壤中的有机物质，释放出植物所需的养分和生长因子，从而帮助植物生长发育。
根际微生物与植物生长之间的关系可以从不同角度来看待。
例如，从营养吸收角度看，植物需要许多元素来保证正常生长和发育。
其中，一些元素如氮、磷、钾等可通过根部被吸收，利用根际微生物辅助作用，促进植物的生长和发育。
微生物通过氮作用、磷解和酵素等酶改变养分丰度并提高土壤肥力，进而促进植物的生长。
在病虫害方面，根际微生物可以通过抑制植物病原菌和害虫防止植物生长受到损害，形成植物&微生物共生体系，进而保证植物生长和发展。
2. 根际微生物对植物免疫系统的影响植物免疫系统是保护植物不受胁迫或疾病干扰的一个重要系统。
根际微生物可以作为一种外生非特异性调节因素，与植物的免疫系统相互作用。
微生物可以同时活跃于土壤中，对植物进行快速响应。
根际细菌可能对植物改善栽培条件、促进生长发育、增强植物抗病能力有很大影响。
根际微生物通过菌株特异性或非特异性作用，调节植物的免疫反应机制。
研究表明，根际微生物可调节植物内分泌系统，提高植物抗逆性。
同时，不同根际微生物可通过干扰素及细胞因子等信使分子，来调节植物与病原物之间的互作反应，实现协同防御成效。
通过释放出植物生长素和其它调节因子，以产生多种不同的和有机介体，根际微生物能够帮助植物抵抗许多沙漠马蚁之类的微生物侵害，促进植物生长，增加产量，提高育种获得的革新鲜度。
根际促生细菌的生产和应用现状及发展趋势-终极版
根际促生细菌的概述及生产应用现状和发展趋势——“微生物肥料”学学习论文根际促生细菌的概述及生产应用现状和发展趋势摘要随着世界人口的迅猛增长，耕地减少，粮食危机、食品安全及环境污染己成为人们关注的热点。
氮、磷、钾素的供应状况是其实现潜在生产能力、发挥生态效能的主要因子之一。
为了满足植物生长所需的氮、磷、钾等营养元素，工业化肥一直被认为是实现这一目的的主要途径。
然而，随着化肥施用量的增加，一方面会增加农业成本，另一方面造成对环境的危害，同时破坏了土壤结构、微生物区系和多样性等。
人们为了维护自身生存的生态环境和食品安全，减少对工业化肥的依赖，一直在努力探寻新的生物生态肥源，以替代或部分替代工业化肥。
近20年来，随着生物技术等新技术的不断进步，微生物肥料的研究与应用有了很大的发展⋯，在我国也有微生物肥料应用方面的很多报道。
根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria, 缩写PGPR)是研究热点。
近年来的研究表明，植物根际促生细菌不但可以固定空气中的氮气，溶解土壤中不能被植物直接吸收的磷素，释放铝硅酸盐矿物中的钟素，而且还可分泌植物生长调节物质，促进植物根系生长，增强植物抗病能力。
将促进植物生长菌作为生物肥料的接种剂，与化肥相比具有成本低，使用安全，持续效果好，增产稳定，非再生能源消耗少，对环境、食品安全，经济效益高等特点，同时可以改善土壤结构，提高土壤有机质含量，改良盐碱地，保持农牧业生态系统的平衡，实现农牧业生产的可持续发展。
发达国家重点致力于筛选和利用生物技术构建高效PGPR菌株，研制有PGPR功能的新型微生物肥料。
PGPR作为最具防病潜力与应用价值的一类生防菌，不仅能够促进植物生长，增加作物的产量，还能提高防病能力，因而成为许多学者研究的对象。
大量的研究事实证明了PGPR处理植物后能达到促进生长与防治病害的目的。
本文主要论述了根际促生细菌的分类、特征和功能应用，旨在为我国微生物肥料的研究生产增加新的研究方向和促进环境保护的和谐发展。
植物根际促生菌提高植物耐盐性研究进展
收稿日期：2023-02-13作者简介：陈梦霞（1997—），女，四川富顺人，在读硕士，研究方向为植物微生物。
E-mail ：******************。
陈梦霞.植物根际促生菌提高植物耐盐性研究进展[J ].南方农业，2023，17（13）：17-21.植物根际促生菌提高植物耐盐性研究进展陈梦霞（吉林师范大学，吉林四平136000）摘要盐胁迫是限制农业生产力的主要因素之一，土壤盐分已成为影响农业发展的一个重大阻碍。
植物根际促生菌（PGPR ）是附着在植物根部或者土壤的有益菌类，它既可促进植物生长、提高吸收和利用矿物质的效率、抵抗病原菌的侵害，又可增强植物的耐盐性。
为改善盐渍土环境，促进植物生长，提高作物产量提供参考，主要论述了盐胁迫环境对植物、土壤微生物的影响，以及PGPR 诱导植物耐盐性的相关机制，并对今后PGPR 的发展进行了展望。
关键词盐胁迫；植物根际促生菌（PGPR ）；耐盐性；研究进展中图分类号：S154.38+1文献标志码：CDOI ：10.19415/ki.1673-890x.2023.13.004目前，全球盐碱土分布范围与占地面积越来越大，面积已超过8.33亿hm 2，其中大多分布在非洲、亚洲和拉丁美洲的自然干旱或半干旱地带。
我国盐渍土面积约为0.99亿hm 2，占全球1/10以上，这对我国粮食和生态安全造成了严重的影响。
土壤盐渍化形成的原因有很多种，比如海平面上升和热带风暴潮导致的气候变化会增加土壤和水中盐分[1]，地底深部含盐地下水中的岩盐和石膏的溶解导致地下水盐度增加[2]，人为活动可以将土壤盐浓度提高到影响土壤质量、微生物、植物和动物生命的水平[3]。
此外，堆肥中含有较高浓度的可溶性盐，也可导致土壤盐分含量偏高[4]。
研究表明，植物根际促生菌（PGPR ）与植物根系相互作用，可以减轻盐分胁迫以提高作物生产力[5]。
PGPR 也被用作生物接种剂，用于提高作物产量、防治植物病原体和改善土壤健康[6]。
植物根际细菌的促生机制
植物根际细菌的促生机制郑国华;王金昌;王小红【摘要】植物根际促生细菌是指生活在植物根系土壤的一类可促进植物对矿质营养的吸收和利用,并能抑制有害微生物从而促进植物生长的益生菌类。
人们对植物根际促生细菌的作用机制进行了广泛深入的研究。
对植物根际促生细菌的促生机制进行综述。
%The plant growth promoting rhizohacteria means those live in plant roots soil can promote the absorption and utilization of plant mineral nutrition,and can inhibit the harmful micro-organisms to enhance plant growth.The mechanisms of action of the plant growth promoting rhizohacteria have been extensively and in-depth researched.The promoting mechanism of the bacteria in the plant rhizosphere were reviewed.【期刊名称】《江西科学》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】5页(P454-458)【关键词】植物根际促生菌;微生物肥料;植物【作者】郑国华;王金昌;王小红【作者单位】江西省科学院微生物研究所,江西南昌330029;江西省科学院微生物研究所,江西南昌330029;江西省科学院微生物研究所,江西南昌330029【正文语种】中文【中图分类】S154.39使用化肥、农药、除草剂和杀菌剂会造成环境问题是大家有目共睹的事情，研究人员发现植物根际促生细菌(plant growth promoting rhizohacteria，PGPR)能够极大的减少这些化学品的利用。
利用根际微生物提高作物抗旱性和产量
01 引言
➢ 植物-土壤微生物之间的相互作用对陆地生态系统的功能及其对全球气候变化的响应非常重要。 ➢ 一方面，植物可以通过地下部的碳输入（包括根、叶等凋落物的分解以及根系分泌物）向土壤生物
提供碳源（其中土壤微生物是最主要的输入性碳的分解者）， ➢ 另一方面土壤生物活动会释放植物所需的养分，并影响了土壤碳呼吸和碳稳定性之间的平衡。 ➢ 此外，土壤微生物还可以通过更直接的方式与植物产生联系，比如通过菌根共动影响最大的非生 物胁迫，一般情况下，干旱胁迫会增加 土壤的异质性、限制养分转移、增加土 壤氧并降低微生物生物量。
➢ 在短时间内，土壤微生物对环境变化的 抵抗力是由特定的“反应性状”决定的， 比如革兰氏阳性菌中肽聚糖细胞壁增厚、 渗透压产生、孢子形成以及休眠等。
际微生物群落。
07 应用的可能性
➢ 未来工作的重心应当放在农作物上，并通过不同措施的结合（如减少耕作和维持植物 覆盖率等）提高土壤有机质和土壤保水能力。而通过操纵植物性状增强有益微生物的 抗旱性并促进特定的植物-微生物相互作用是提高植物抗旱性的关键举措。
➢ 该研究还指出，未来的研究应考虑微生物表型及其与植物的相互作用，并结合有益微 生物性状的知识，同时结合生态学和进化学的研究，以阐明在干旱和随后的恢复过程 中根际微生物影响植物表型的田间机制。
04 微生物机制
➢ 尽管微生物干旱响应性状和效应性状之间的潜在相关性会影响植物的抗旱能力，但是 证据并不充足。在丛枝菌根中的研究发现，干旱胁迫会增加土壤中丛枝菌根的丰度， 然后它们可以通过增强宿主的抗氧化酶活性、水分利用效率以及生物量等增加植物耐 旱能力。相似的结果也在链霉菌中被发现。
➢ 然而，关于这些微生物效应的特定作用方式并不清楚。此外，尽管在实验室条件下已 经发现了植物根际促生细菌的功效，但是在田间试验状态下并不理想。因此，进一步 探明土壤微生物影响植物耐旱的机制，及其在田间生产中的适用性，对未来的作物抗 旱具有重要意义。
植物的根际微生物和共生关系
02 生态友好型技术
减少对环境的污染，保护生态平衡
03 提高作物产量
优化土壤环境，增加作物养分吸收效率
应用前景
农业生产
提高作物产量， 改善土壤质量
食品安全
生产绿色食品， 提高食品安全标
准
环境保护
减少化肥农药使 用，降低环境污
染
● 05
第5章 植物根际微生物与环 境的关系
根际微生物的病原防治作用
抑制病原菌 生长
根际微生物可以 产生抗菌物质， 抑制植物病原菌 的生长，降低病
害发生率
解毒作用
部分根际微生物 具有降解毒素的 能力，帮助植物
排除有害物质
增加植物免 疫力
一些根际微生物 可以激活植物的 防御系统，提高 植物对病原菌的
抵抗能力
根际微生物的固氮作用
提供氮源
某些细菌类根际 微生物可以将空 氮固定为植物可 吸收的形态，为 植物提供充足的
一些根际微生物具有分解 有害物质的能力，可以帮 助净化土壤 促进土壤中有害物质的降 解
生态系统平衡
通过调节土壤微生物群落 结构，维护生态系统的平 衡 减少生态灾害的发生
生物多样性
保护根际微生物多样性， 有助于维持生态系统的稳 定性 促进物种多样性的保护
氮素循环
一些根际微生物参与植物 对氮素的吸收和利用 促进土壤氮素的平衡循环
根际微生物研究的前沿技术和方法
基因组学
通过对根际微生 物基因组的研究， 揭示微生物的遗
传特征和功能
代谢组学
探究根际微生物 代谢产物的组成 和功能，为植物 微生物互作提供
更深入的理解
转录组学
研究根际微生物 的转录组，了解 微生物在不同环 境下的基因表达
了解植物的根系发育与根际微生物
产量和品质提高
通过改良土壤和合理施肥等措施，番茄产量和品 质得到显著提高，果实大小均匀，色泽鲜艳，口 感好。
经济效益
通过提高番茄产量和品质，增加了农民的收入。 同时，由于减少了化肥和农药的使用量，也降低 了农业生产成本。此外，该案例的成功实施对于 推动农业可持续发展具有重要意义。
06
未来展望与挑战
植物根系分泌物的吸引作用
01
植物根系通过分泌有机物质，如糖类、氨基酸和有机酸等，吸
引根际微生物聚集。
根际微生物的定殖与繁殖
02
微生物在根系分泌物提供的营养和适宜环境下，定殖于根表或
根内，形成稳定的微生物群落。
共生关系的维持
03
植物与根际微生物通过持续的物质交换和信息传递，维持共生
关系的稳定。
营养交换和信号传递过程
根际微生物与植物关系
共生关系
微生物与植物根系形成共 生体，促进植物的生长和 发育。
营养关系
微生物可分解土壤中的有 机物质，为植物提供可利 用的养分。
拮抗关系
某些微生物可抑制病原菌 的生长，保护植物免受病 害侵袭。
影响根际微生物因素
土壤理化性质
土壤pH、含水量、通 气性等对根际微生物 的种类和数量有显著 影响。
跨领域合作前景展望
植物学、微生物学、土壤学等多学科交叉融合
加强不同学科之间的交流和合作，共同推动植物根系发育与根际微生物领域的研究和发 展。
农业、生态、环境等领域的实践应用
将研究成果应用于农业生产、生态修复和环境治理等领域，推动相关领域的可持续发展 。
国际合作与交流
加强与国际同行之间的合作与交流，共同应对全球性的挑战和问题，推动植物根系发育 与根际微生物领域的国际发展。
植物根际促生菌案例
植物根际促生菌案例全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：植物根际促生菌是一种有益细菌，它可以与植物共生，提高植物的生长和抗逆能力。
在农业生产中，农民们越来越重视使用植物根际促生菌来改善农作物的生长情况，提高产量和质量。
在我国山东省的一家农场，农民们使用了植物根际促生菌来种植大豆，取得了显著的效果。
在之前的生产中，这家农场的大豆产量一直维持在一个较低的水平，而且还经常受到病虫害的侵袭。
农场主决定尝试使用植物根际促生菌来改善这种情况。
经过专业团队的研究和调查，农场主选用了符合当地土壤气候条件的植物根际促生菌，并按照建议的用量进行了投入。
在种植季节开始之前，农场主和专家们一起进行了培训，学习如何正确使用植物根际促生菌，并注意植物的生长情况。
种植季节到来后，农场主和工人们开始了大豆的种植工作。
他们在播种时加入了植物根际促生菌，确保每颗种子都能受益于植物根际促生菌。
随着时间的推移，大豆开始生长茁壮，叶片翠绿，茎秆粗壮，生长势头良好。
经过一个生长季节的努力，大豆开始成熟。
农场主和工人们惊喜地发现，这一季的大豆产量竟然超过了往年的水平，而且还完全没有受到病虫害的侵袭。
农场主非常高兴，他的种植技术得到了肯定，植物根际促生菌的效果也得到了验证。
在收获的那天，农场主和工人们一起忙碌地收割着丰收的大豆。
每摘下一株大豆，他们的脸上都洋溢着幸福的笑容。
这一季的努力和付出得到了丰硕的回报，植物根际促生菌不负众望，让这片土地充满了生机和希望。
经过这次成功的实践，这家农场决定将继续使用植物根际促生菌来种植其他农作物，以提高产量和质量。
他们也计划将这种种植技术推广给其他农民，帮助更多的人受益于植物根际促生菌的力量。
植物根际促生菌的出现，为农业生产提供了一种全新的思路和方式。
它不仅可以改善土壤环境，增强植物的营养吸收能力，还可以提高作物的抗逆性，减少化肥农药的使用，保护生态环境。
相信随着技术的不断进步和实践的不断推广，植物根际促生菌将在农业生产中发挥越来越重要的作用，为农民带来更多的好处。
根际促生菌对植物生长的影响及其作用机制
黑龙江农业科学２０２３(１０):１３２Ｇ１３７H e i l o n g j i a n g A gr i c u l t u r a l S c i e n c e s h t t p ://h l j n y k x ．h a a s e p．c n D O I :１０．１１９４２/j．i s s n １００２Ｇ２７６７．２０２３．１０．０１３２李江,靳艳玲,赵海．根际促生菌对植物生长的影响及其作用机制[J ]．黑龙江农业科学,２０２３(１０):１３２Ｇ１３７．根际促生菌对植物生长的影响及其作用机制李㊀江１,２,靳艳玲１,赵㊀海１(１．中国科学院成都生物研究所,四川成都６１００４１;２．中国科学院大学,北京１０００４９)摘要:长期以来,我国农业生产过度依赖化肥,忽视了植物Ｇ微生物Ｇ土壤系统巨大的生物学潜力.植物根际促生菌可以在根际释放养分,具有促进植物生长的功能,是微生物肥料的主要来源菌种,具有广阔的应用前景.在我国化肥减施政策的约束下,研究植物根际促生菌的促生特性及其作用,对于推动农业的高产和高效具有重要作用.因此,本文综述了国内外关于植物根际促生菌在促进植物生长方面的作用机制及土壤Ｇ促生菌Ｇ植物互作机制的研究进展,并对其在微生物肥料开发㊁应用及推动绿色农业发展中的应用进行展望.关键词:植物;根际促生菌;作用机制收稿日期:２０２３Ｇ０４Ｇ１２基金项目:四川省重点研发项目(２０２２Y F N ００４３);国家甘薯产业技术体系(C A R S Ｇ１０ＧGW ２４).第一作者:李江(１９９７－),男,硕士研究生,从事农业微生物研究.E Ｇm a i l :l js w ２１１０＠１６３．c o m .通信作者:赵海(１９６６－),男,硕士,研究员,从事农业微生物研究.E Ｇm a i l :z h a o h a i ＠c i b ．a c ．c n.㊀㊀微生物与农业可持续生产密切相关,农业生产的物质基础是土壤,土壤的形成及其肥力的提高均有赖于根际微生物的积极作用.根际微生物常常在土壤中占据一定的生态位,被公认为是绿色农业发展中大有作为的植物第二基因组,直接或间接参与调节土壤中的物质循环与能量流动.而根际微生物的核心是能够在植物根际大量定殖㊁有效促进植物生长发育㊁并抑制病原菌生长的植物根际促生菌(P l a n t G r o w t h P r o m o t i n gR h i z o b a c t e r i a ,P G P R ).P G P R 被定义为根际生物群中不可或缺的部分,根据其与植物根细胞的关联程度,可分为胞外植物促生长根际细菌(e P G P R )和胞内植物促生长根际细菌(i P G P R )[１].在土壤生态系统中成功建立的根际细菌,具有高度的环境适应性和代谢多功能性,通过与植物共生促进宿主生长.由于菌株与宿主的相互关系,导致P G P R 促进植物生长的机制多样,如溶磷㊁解钾㊁固氮㊁铁载体的产生㊁１Ｇ氨基环丙烷Ｇ１羧酸脱氨酶(A C C )的产生㊁植物激素的产生㊁挥发性有机化合物(V o l a t i l eO r g a n i cC o m po u n d s ,V O C s )的产生㊁群体感应(Q u o r u mS e n s i n g,Q S )㊁系统抗性的诱导㊁促进有益的植物Ｇ微生物共生等[２].P G P R 作为连接植物和土壤的纽带,通过与土壤和植物的相互作用构建健康的根际系统,持续高效地促进植物生产.此外,随着P G P R 在农业中的潜力稳步增加,越来越多的工作者聚焦P G P R 的分子作用机制的研究和成熟微生物菌剂及肥料的开发与利用,以一种绿色高效的方式来取代化肥㊁农药和其他补充剂的使用.本文综述了近年来根际促生菌在促进植物生长方面的相关作用机制,为其在农业改良中的应用提供相关参考.１㊀植物根际促生菌的作用机制１．１㊀活化土壤养分P G P R 能通过自身代谢和生理活动活化土壤中被螯合的矿物,通过活化土壤中的养分为植物生长发育创造条件.磷是植物生长必需的营养元素之一,植物的光合作用和体内生化过程都需磷参与[３].土壤中含有丰富的有机磷和无机磷,但大多数磷被土壤中钙㊁铁㊁铝等离子及土壤黏粒固定,难以被植物直接吸收利用.在P G P R 中存在一类溶磷细菌,能够将不溶性磷转变为能被植物直接利用的形式(H ２P O －４和H P O ２－４).大量研究表明,这些细菌能够在植物根际通过不同方式溶磷.D i n g 等[４]通过靶向代谢组研究发现,在甘薯根际分离出的一株苍白杆菌F P １２能够在磷饥饿的情况下通过分泌大量低分子量有机酸(葡萄糖酸㊁苹果酸和琥珀酸等)参与溶磷;S a f i r z a d e h 等[５]在甘蔗根际接种阴沟肠杆菌R ３３,发现其能够通过改变根系磷内流来提高甘蔗的磷吸收效率,促进了甘蔗生长发育.氮是构成植物体内氨基酸和蛋白质的主要元素,氮素的缺乏会直接造成作物的大幅减产.而植物根际中的固氮微生物能够在固氮酶的作用下将大气中游离的氮转化为可被植物直接利用的铵盐,从而为植物提供养分[６].C h a u d h a r y 等[７]将耐盐固氮菌株用作小麦品种WH １５７的接种剂,结果发现显著提高了小麦的全氮㊁生物量和产量;J i n 等[８]将高效褐球固氮菌P ２０８应用到水稻和小麦上,显著促进了水稻和小麦幼苗根系的生长;魏２３１Copyright ©博看网. All Rights Reserved.１０期㊀㊀李㊀江等:根际促生菌对植物生长的影响及其作用机制㊀㊀㊀志敏等[９]将巨大芽孢属的固氮菌N３接种至二月兰,结果发现显著提高了二月兰地上部氮㊁磷和地下部氮㊁钾的含量.土壤中大多数钾元素被固定在长石等硅酸盐矿物中无法被植物吸收,研究表明植物根际的溶钾菌能够通过酸解㊁螯合和络合反应等从硅酸盐矿物中释放钾元素促进其被植物吸收利用. R a s h i d等[１０]发现巨大芽孢杆菌能够通过溶解钾元素产生胞外多糖和植物激素,提高了番茄的生物量及其在干旱胁迫下的耐受性;S a f i r z a d e h等[５]发现根际光合细菌R１３处理后加速了新植甘蔗对钾的吸收,表明了菌株对甘蔗钾吸收具有促进作用.以上研究表明,P G P R不但可以促进土壤养分的转化,还可以增加营养元素在植物体内的运输和吸收,并且单一促生菌可同时对多种营养元素发挥上述作用.１．２㊀产生植物激素激素是调节植物生长发育的微量物质.目前大量研究表明,P G P R能够通过合成吲哚Ｇ３Ｇ乙酸(i n d o l eＧ３Ｇa c e t i ca c i d,I A A)㊁细胞分裂素(c y t oＧk i n i n,C T K)㊁赤霉素(g i b b e r e l l i n,G A)㊁乙烯(e t h y l e n e,E T H)和脱落酸(a b s c i s i ca c i d,A B A)等植物激素来影响细胞分裂伸长和植物发芽㊁生根等生理过程[１１].I A A是植物体内最重要的调节激素,影响着植物众多的生理与代谢活动.S o u z a等[１２]研究表明,外源适宜浓度的I A A能够通过有效促进细胞伸长和组织分化来促进植物生长.除植物能产生I A A外,在根际微生物中假单胞菌属㊁芽孢杆菌属㊁克雷伯氏菌属㊁偶氮螺旋体属㊁肠杆菌属和沙雷氏菌属菌株均能产生I A A并将其分泌到植物生长素库中,影响植物的生长发育[１３]. M y o等[１４]对弗氏酵母N K ZＧ２５９进行产I A A条件优化(８２．３６m g L－１),并将其用于番茄促生实验,发现N K ZＧ２５９处理后显著增加了番茄根和芽的长度.陈越等[１５]在烟草土壤根际筛选出具有产I A A能力的鞘氨醇杆菌属mＧ５３(９８m g L－１)和咸海仙球菌属mＧ６０(４１m g L－１),并将其用于促生实验,结果发现菌剂处理后显著促进了烟草种子萌发和幼苗生长.Z h a n g等[１６]发现生长素促生菌粘质沙雷氏菌能够利用根系分泌物中的生长素前体来调控根系生长素的合成并影响根系发育,增加了拟南芥侧根的生成并影响了多种营养转运蛋白(N㊁P㊁K㊁S)基因的表达.除生长素I A A外,P G P R产生的赤霉素㊁脱落酸㊁细胞分裂素和油菜素甾醇等植物激素也能够调控植物生长.K a n g等[１７]从土壤中筛选到一株乙酸钙不动杆菌S E３７０,并将其应用于黄瓜㊁白菜和雏菊的促生实验中,发现其能够通过分泌赤霉素和溶磷来有效促进植物生长;S h a h z a d等[１８]发现解淀粉芽孢杆菌能够合成脱落酸来提高水稻对盐的胁迫;吴秉奇等[１９]在烟草根际接种多粘类芽孢杆菌Y C０１３６,发现其诱导了烟草中生长素㊁细胞分裂素和赤霉素等植物激素相关基因的表达,显著促进了烟草的生物量和株高.以上研究表明,P G P R不但可以通过自身分泌激素调节植物生长,而且可以诱导植物产生内源激素,从而共同调控植株的生长发育.１．３㊀释放挥发性物质芽孢杆菌属㊁珊瑚球菌属和毛壳菌属等P G P R 能够产生挥发性化合物,影响植物生长[２０Ｇ２２].挥发性化合物(V O C s)是一类具有低沸点和低分子量的化合物,其主要产物来自于氮㊁硫㊁碳水化合物㊁氨基酸㊁脂肪酸㊁酮和醇代谢[２３].R a y aＧG o n zál e z等[２４]发现枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌产生的挥发性物质中均存在化合物N,NＧ二甲基十六胺,通过影响细胞分裂和伸长促进了拟南芥幼苗侧根和根毛的发育;F a r a g等[２５]发现绿针假单胞菌能够产生挥发性代谢物水杨酸和茉莉酸,通过产物信号诱导植物产生免疫反应;H e等[２６]发现来源于梭梭根际的枯草芽胞杆菌WM１３Ｇ２４能够通过释放挥发性有机化合物２,３Ｇ丁二醇和苯甲醇等来调控I A A运输途径,通过增加I A A在根中的积累来增加侧根数量,从而促进梭梭和拟南芥的生长和发育.此外,有研究表明土壤细菌产生的挥发性有机化合物有很强的抗菌活性,具有抑制土传植物病原菌的潜力.微生物挥发性有机化合物是细菌进化的重要驱动力,W a n g等[２７]研究了植物病原菌青枯菌为提高其在生防解淀粉芽孢杆菌TＧ５细菌产生的V O C混合物中的适应能力,而减弱青枯菌致病能力的机制,从而保护植物健康,为消减土壤生物障碍的生存Ｇ致病权衡策略提供了理论基础.值得注意的是,P G P R产生的复杂混合挥发性物质通常需要共同作用才能发挥生物功效,单个或其中某些挥发性物质组合可能无法再现P G P R在植物根际发挥的功能[２８Ｇ２９],这增加了靶向研究特定挥发性物质的难度,同时也显示了根际促生菌的不可替代性.１．４㊀抑制病原菌P G P R能够调节根际微生物群落结构,诱导植物产生对致病细菌㊁真菌和病毒的抗性以提高自身抗病能力.C a o等[３０]发现芽孢杆菌属菌株３３１Copyright©博看网. All Rights Reserved.㊀㊀㊀㊀㊀黑㊀龙㊀江㊀农㊀业㊀科㊀学１０期Y ６和F ７分泌的表面活性素㊁伊枯草菌素和杆菌霉素等抗菌脂肽化合物对青枯菌和尖孢镰刀菌等病原菌具有强烈的拮抗活性;S a n g 等[３１]将金黄杆菌属的菌株I S E １４接种至感染了辣椒疫霉的辣椒中,发现其显著降低了由辣椒疫霉引起疫病的严重程度,并增加了辣椒的根长和干重;J i a n g 等[３２]筛选出２株具有较高拮抗和水解酶活性的韦氏芽孢杆菌５Y N ８和D S N ０１２,发现其能够通过分泌次级代谢产物来显著抑制辣椒灰霉病的病原菌灰斑病菌的生长和孢子形成,间接促进了辣椒生长.上述研究结果表明,根际促生菌抑制病原菌的主要机制是通过竞争作用占据营养丰富的生态位点,并通过大量生长繁殖抑制植物根际病原菌,发挥生防作用.２㊀土壤Ｇ促生菌Ｇ植物相互作用的机制根系是植物直接吸收养分的门户,是抵御不同生物和非生物胁迫的第一道防线.在植物生长的过程中根系扮演着双重角色,一方面选择性地从根际环境中吸收植物生长所需的矿质营养与水分并将其运输至维管系统,为植物生长发育提供保障;另一方面根系通过根系分泌物塑造了对植物生长有益的根际微生物群落,使其抵御生物与非生物胁迫.P G P R 能够调控根系代谢㊁植物激素和定殖影响发挥促生作用.P G P R 与植物和土壤间相互影响㊁相互作用已成为发挥土壤生产潜力的研究热点[３３].根际复杂的生态环境决定了植物ＧP G P R Ｇ土壤互作机制的复杂性和多样性,了解植物根际互作机制对于定向调控P G P R 的功能具有重要意义.２．１㊀P G P R 通过I A A 影响根系代谢植物的生长发育是其与微生物及其生境条件之间一系列相互作用的结果,植物促生菌可以对植物生长发育㊁养分吸收㊁对非生物胁迫的耐受性和疾病抑制等产生影响,例如芽孢杆菌属㊁假单胞菌属和分枝杆菌属菌株可以通过产生次生代谢物或通过影响植物激素稳态或信号传导来促进植株的根系生长.I A A 通常在植物激素调节和根系发育中发挥着重要作用.当P G P R 定殖到植物根际时,分泌生长素促生菌能够利用色氨酸和其他小分子根系代谢物合成I A A ,此外源I A A 能够被植物吸收㊁转运,激活内源生长素信号通路,促进植物细胞生长和增殖[１６].付严松等[３４]发现P G P R 分泌的植物激素和信号分子,还可以通过影响植根系发育信号来调节根系构型,促进主根的伸长和侧根根毛发育.此外,L i 等[３５]利用荧光标记和定点突变的技术发现定殖在植物根尖的C M １１能够通过抑制主根生长素的积累干扰根细胞活性,从而阻断主根的生长,并揭示了C M １１诱导次生根转录因子P L T ３㊁P L T ５和P L T ７调控正常侧根,促进地上部分发育的分子机制.２．２㊀根系分泌物塑造根际微生物群落结构植物在特定环境下与某些微生物互作可能对其产生独特的影响[３６].P G P R 调控宿主植物的根内代谢通路后,能够将大约２０％~３０％的光合作用产物以根系分泌物的形式塑造宿主在根际的微生物群落结构[３７Ｇ３８].根际分泌物是烟草与土壤进行物质交换和信息交流的重要载体,以根际分泌物为核心的信息物质在调控植物根系和微生物互作方面具有重要作用[３９].植物通过根系分泌物吸收有益微生物,通过塑造根际微生物菌群为其生长助力.一方面为根际微生物的生长和繁殖提供适合的碳源和能源[４０Ｇ４１];另一方面,通过次生代谢产物选择塑造根际微生物群落结构,影响土壤养分释放和信息传递,进而影响植物生长发育[４２].目前已发现的植物根系分泌物主要包括糖类㊁氨基酸类㊁有机酸类㊁脂肪酸类㊁激素类㊁黄酮类和生长因子类等[４３].根系分泌物受不同作物种类及同种作物不同生育期的状态影响差异较大[４４Ｇ４５].早期对植物根系分泌物的研究主要集中在糖类和氨基酸的功能上,认为其能够为根际微生物提供碳源与氮源,并显著影响着根际微生物的种类和丰度.然而,J i a n g 等[４６]在丛枝菌根互作的研究中,发现植物还能够以脂肪酸的形式为真菌提供有效碳源,为P G P R 的营养利用开辟了新思路.根系分泌物中一些低分子量有机酸类物质能促进土壤中难溶态养分的释放,供植物和根际微生物吸收利用,对植物的生长产生积极影响.此外,根系还能分泌对植物本身生长具有抑制效应的物质,如苯甲酸和阿魏酸等化合物,这些物质能够通过改变土壤养分㊁pH 及化感作用等方式对根际土壤微生物生长起着调控作用[４７].在土壤和根际环境中,根际微生物能够通过可扩散的化学信号进行交流,被称为群体感应.革兰氏阴性细菌能够通过酰基高丝氨酸内酯(A H L S )作为通讯信号,革兰氏阳性菌则使用寡肽作为通讯信号[４８].不同种类的根系分泌物能够塑造功能各异的根际微生物群落.近年来,随着宏基因组学的迅猛发展,根际微生物中的一些重要菌属被先后鉴别出来,其中包括根瘤菌属(R h i z o b i a )㊁不动杆菌属(A c i n e t o b a c t e r )㊁碱性菌属(A l c a l i g e n e s )㊁节杆菌属(A r t h r o b a c t e r )㊁偶氮杆菌属(A z o b a c t e r i a )㊁芽孢杆４３１Copyright ©博看网. All Rights Reserved.１０期㊀㊀李㊀江等:根际促生菌对植物生长的影响及其作用机制㊀㊀㊀菌属(B a c i l l u s)㊁伯克霍尔德菌属(B u r k h o l d e r i a)㊁肠杆菌属(E n t e r o b a c t e r)㊁欧文菌属(E r w i n i a)㊁黄杆菌属(F l a v o b a c t e r i u m)㊁鞘脂单胞菌属(S p h i n g o m o n a s)㊁鞘氨醇单胞菌属(S p h i nＧg o m o n a s)㊁变形杆菌属(P r o t e u s)㊁假单胞菌属(P s e u d o m o n a s)㊁沙雷氏菌属(S e r r a t i a)和黄单胞菌属(X a n t h o m o n a s)等,这些菌属构成了大部分根际菌群的核心部分.其中,鞘脂单胞菌属和鞘氨醇单胞菌属是根际在富营养状态的优势菌种,其对根际中的芳香族化合物具有广泛的代谢能力,与根际微生物的固氮密切相关,并且还能够将戊糖㊁己糖及二糖转变成酸,罗河杆菌属(R h o d a n o b a c t e r)对根腐真菌病原体腐皮镰孢霉菌(F u s a r i u m s o l a n i)具有拮抗作用,并且能够参与氮循环过程,中间根瘤菌属(M e s o r h i z o b i u m)与微生物固氮密切相关.２．３㊀P G P R在根际定殖植物促生菌能够在植物组织内部或外部生存,通过各种有益活动促进植物生长.利用植物有益微生物组调控作物生长与健康是当下根际微生物研究的热点.定殖是多因素综合作用的结果,过程复杂多样,在多变的根际环境中竞争定殖是保证其促生效果稳定的关键,也是微生物用于生物施肥㊁植物刺激㊁生物防治等相关应用的关键.促生菌在土壤中的存活时间短是当下微生物促生菌剂应用的主要障碍之一.近年来大量研究工作表明,与单菌相比,施用混和菌群更容易在宿主植物根际形成稳定的生物膜,极大促进了目标菌株的定殖并取得了稳定的促生效果.因此,越来越多的科学家提出合成菌群(s y n c o m s)的概念[４９]. S u n等[５０]以芽孢杆菌与假单胞菌为基础,将合成的微生物菌群制成微生物肥料,在盆栽促生效果方面发现合成菌群显著优于单菌施用,展示了合成菌群在植物促生方面的巨大潜力.L i等[５１]通过建立高多样性的跨界人工合成菌群,揭示了合成菌群在原位条件下抑制番茄尖孢镰刀枯萎病的功能和作用机制.d eS o a z a等[５２]采用合成微生物群落的方法培养特定类群模拟微生物组的结构和功能,通过协同作用来增加微生物群落的稳定性和作物韧性.大量研究成果表明,合成菌群在扩宽促生菌在植物根际的生态位宽度,驱动菌群代谢互养,协同增强植物益生能力等方面发挥着重要作用.此外,细菌的趋化性被认为是促生菌定殖的机制之一,其中C h e Y反应调节器的磷酸化和鞭毛的相互作用发挥着关键作用[５３].当植物在根际分泌代谢物质后,P G P R能够通过自身化学感受器感知不同根系分泌物,并受根际分泌物募集,从根周运动到根系分泌物释放的部位,形成微菌落,最后在植物与微生物共同作用下形成微生物被膜,被膜的形成是P G P R在根际成功定殖的标志[５４].在定殖过程中,P G P R面临着植物免疫系统,有益微生物需要逃避或抑制根部免疫反应,以减少活性氧(R O S)的产生,为其与宿主定殖建立互利关系[５５Ｇ５６].T z i p i l e v i c h等[５７]在产生长素芽孢杆菌(B a c i l l u s v e l e z e n s i s)F Z B４２与拟南芥根系相互作用中发现植物免疫系统激活是生长素分泌有益细菌有效定殖根的必要条件.细菌定殖触发根系免疫反应后产生的活性氧能够刺激其产生生长素,促进细菌存活和有效定殖,使细菌能够抑制真菌感染并促进植物生长.３㊀展望大量研究证明使用P G P R是提高土壤利用率的有效途径,能够减少化肥的投用量,推动化肥减施.但是,目前的研究大多还停留在实验室阶段.在大田应用时,复杂的环境可能导致P G P R 的应用效果不稳定,对P G P R的推广提出了挑战.因此,还需要持续系统地研究如何通过剂型的优化提升P G P R的存活期,如何调控根际环境促进P G P R定殖,如何减少P G P R对与植物健康密切相关的根际菌群产生的影响等生产实践所面临的问题.相信随着田间试验的不断深入, P G P R将在绿色农业及作物增产方面发挥越来越重要的作用.参考文献:[１]㊀MA R TÍN E Z O A,J O R Q U E R A M,G A J A R D O G,e ta l．M e c h a n i s m sa n d p r a c t i c a lc o n s i d e r a t i o n s i n v o l v e di n p l a n tg r o w t h p r o m o t i o n b y r h i z o b a c t e r i a[J]．J o u r n a l o f S o i lS c i e n c e&P l a n tN u t r i t i o n,２０１０,１０(３):２９３Ｇ３１９．[２]㊀B H A T T A C H A R Y Y A P,J H A D．P l a n t g r o w t hＧp r o m o t i n g r h i z o b a c t e r i a(P G P R):e m e r g e n c e i na g r i c u l t u r e[J]．W o r l dJ o u r n a l o f M i c r o b i o l o g y&B i o t e c h n o l o g y,２０１２,２８(４):１３２７Ｇ１３５０．[３]㊀H AS,T R A NLS．U n d e r s t a n d i n gp l a n t r e s p o n s e s t o p h o s p h o r u s s t a r v a t i o nf o ri m p r o v e m e n to f p l a n tt o l e r a n c et o p h o s p h o r u sd e f i c i e n c y b y b i o t e c h n o l o g i c a l a p p r o a c h e s[J]．C r i t i c a lR e v i e w s i nB i o t e c h n o l o g y,２０１４,３４(１):１６Ｇ３０．[４]㊀D I N GY,Y I Z,F A N GY,e t a l．M u l t iＧO m i c s r e v e a l t h e e f f i c i e n t p h o s p h a t eＧs o l u b i l i z i n g m e c h a n i s m o fb a c t e r i ao nr o c k y s o i l[J]．F r o n t i e r s i n M i c r o b i o l o g y,２０２１,１２:７６１９７２．[５]㊀S A F I R Z A D E H S,C H O R OM M,E N A Y A T I Z AM I R N．E f f e c t o f p h o s p h a t e s o l u b i l i s i n g b a c t e r i a(E n t e r o b a c t e r c l o a c a e)o n p h o s p h o r u su p t a k ee f f i c i e n c y i ns u g a r c a n e(S a c c h a r u mo f f i c i n a r u m L．)[J]．S o i lR e s e a r c h,２０１９,５７(４):３３３Ｇ３４１．[６]㊀S H R I D HA R B S．N i t r o g e n f i x i n g m i c r o o r g a n i s m s[J]．M i c r o b i o l o g y R e s e a r c h,２０１２,３(１):４６Ｇ５２．[７]㊀C H A U D H A R Y D,N A R U L A N,S I N D HUSS,e t a l．P l a n tg r o w t hs t i m u l a t i o no fw h e a t(T r i t i c u m a e s t i v u m L．)b y５３１Copyright©博看网. All Rights Reserved.㊀㊀㊀㊀㊀黑㊀龙㊀江㊀农㊀业㊀科㊀学１０期i n o c u l a t i o n o f s a l i n i t y t o l e r a n tA z o t o b a c t e r s t r a i n s [J ]．P h y s i o l o g ya n dM o l e c u l a r B i o l o g y o f P l a n t s ,２０１３,１９:５１５Ｇ５１９．[８]㊀J I N H Y ,W A N G H ,Z H A N G Y H．G e n o m e Ｇb a s e d i d e n t i f ic a t i o n a nd p l a n t g r o w t h p r o m o t i o no f an i t r o ge n Ｇf i x i ng st r a i n i s o l a t e d f r o ms o i l [J ]．A c t a M i c r o b i o l o gi c a S i n i c a ,２０２１,６１(１０):３２４９Ｇ３２６３．[９]㊀魏志敏,孙斌,方成,等．固氮芽孢杆菌N ３的筛选鉴定及其对二月兰的促生效果[J ]．土壤,２０２１,５３(１):６４Ｇ７１．[１０]㊀R A S H I D U ,Y A S M I N H ,H A S S A N M N ,e t a l ．D r o u gh t Ｇt o l e r a n t B a c i l l u s m e g a t e r i u m i s o l a t e d f r o m s e m i Ｇa r i d c o n d i t i o n s i n d u c e s s y s t e m i c t o l e r a n c eo fw h e a tu n d e rd r o u gh t c o n d i t i o n s [J ]．P l a n t C e l l R e p o r t s ,２０２１,４１:５４９Ｇ５６９．[１１]㊀M A Y ,O L I V E I R A RS ,N A IF ,e t a l ．T h eh y pe r a c c u m u l a t o r S e d u m p l u m b i z i n c i c o l a h a r b o r s m e t a l Ｇr e s i s t a n t e n d o p h yt i c b a c t e r i a t h a t i m p r o v e i t s p h y t o e x t r a c t i o n c a p a c i t yi nm u l t i Ｇm e t a l c o n t a m i n a t e d s o i l [J ]．J o u r n a l o fE n v i r o n m e n t a lM a n a ge m e n t ,２０１５,１５６:６２Ｇ６９．[１２]㊀S O U Z A M S T ,d eB A U R A V A ,S A N T O SS A ,e ta l ．A z o s pi r i l l u m s p p ．f r o m n a t i v e f o r a g e g r a s s e s i nB r a z i l i a n P a n t a n a l f l o o d p l a i n :b i o d i v e r s i t y an d p l a n t g r o w t h p r o m o t i o n p o t e n t i a l [J ]．W o r l d J o u r n a l o fM i c r o b i o l o g y a n dB i o t e c h n o l o g y ,２０１７,３３:１Ｇ１３．[１３]㊀Y A D A VS ,S I N G H K ,C H A N D R A R．C h a pt e r １３p l a n t g r o w t h Ｇp r o m o t i n g Ｇph i z o b a c t e r i a (P G P R )a n d b i o r e m e d i Ｇa t i o no f i n d u s t r i a l W [M ]//C HA N D R A R ,S O B T IR C ．M i c r o b e s f o r S u s t a i n a b l eD e v e l o pm e n t a n dB i o r e m e d i a t i o n ．C R C P r e s s ,２０１９:２０７．[１４]㊀MY OE M ,G EB ,M AJ J ,e t a l ．I n d o l e Ｇ３Ｇa c e t i c a c i d p r o d u c t i o n b y S t r e p t o m yc e s f r ad i ae N K Z Ｇ２５９a n d i t sf o r m u l a t i o nt o e n h a n c e p l a n tg r o w th [J ]．B M C Mi c r o b i o l o g y,２０１９,１９:１Ｇ１４．[１５]㊀陈越,李虎林,朱诗苗,等．产吲哚乙酸(I A A )促生菌的分离鉴定及对烟草种子萌发和幼苗生长发育的影响[J ]．作物杂志,２０２０,３６(２):１７６Ｇ１８１．[１６]㊀Z HA N G C ,Y U Z ,Z H A N G M ,e t a l ．S e r r a t i am a r c e s c e n sP L R e n h a n c e sl a t e r a lr o o tf o r m a t i o nt h r o u g hs u p p l y i n g P L R Ｇd e r i v e da u x i n a n d e n h a n c i n g a u x i n b i o s yn t h e s i si n A r a b i d o p s i s [J ]．J o u r n a l o fE x p e r i m e n t a lB o t a n y,２０２２,７３(１１):３７１１Ｇ３７２５．[１７]㊀K A N GS M ,J O O GJ ,H AMA Y U N M ,e ta l ．G i b b e r e l l i np r o d u c t i o na n d p h o s p h a t es o l u b i l i z a t i o nb y n e w l y is o l a t e d s t r a i no f A c i n e t o b a c t e r c a l c o a c e t i c u s a n d i t s e f f e c t o n p l a n tg r o w t h [J ]．B i o t e c h n o l o g y Le t t e r s ,２００９,３１:２７７Ｇ２８１．[１８]㊀S H A H Z A DR ,K HA N AL ,B I L A LS ,e t a l ．I n o c u l a t i o nof a b s c i s i ca c i d Ｇp r o d u c i ng e n d o ph y ti cb a c t e r i ae n h a n c e ss a l i n i t ys t r e s st o l e r a n c ei n O r yz as a t i v a [J ]．E n v i r o n m e n t a la n d E x p e r i m e n t a l B o t a n y ,２０１７,１３６:６８Ｇ７７．[１９]㊀吴秉奇,梁永江,丁延芹,等．两株烟草根际拮抗菌的生防和促生效果研究[J ]．中国烟草科学,２０１３,３４(１):６６Ｇ７１．[２０]㊀G U O Y ,J U D W ,W E I K LF ,e t a l ．V o l a t i l eo r g a n i c c o m po u n d p a t t e r n s p r e d i c tf u n g a lt r o p h i c m o d ea n dl i f e s t y l e [J ]．C o m m u n i c a t i o n sB i o l o g y,２０２１,４(１):６７３．[２１]㊀Y E X ,C H E N Y ,MA S ,e ta l ．B i o c i d a l e f f e c t so fv o l a t i l eo r g a n i c c o m p o u n d s p r o d u c e d b y t h e m yx o b a c t e r i u m C o r r a l l o c o c c u s s p ．E G B a g a i n s tf u n g a l p h y t o p a t h o ge n s [J ]．F o o d M i c r o b i o l o g y,２０２０,９１:１０３５０２．[２２]㊀HU N GR ,L E ES ,B E N N E T TJW．F u n g a l v o l a t i l e o r ga n i c c o m p o u n d sa n d t h e i r r o l ei n e c o s y s t e m s [J ]．A p pl i e d M i c r o b i o l o g y a n dB i o t e c h n o l o g y,２０１５,９９:３３９５Ｇ３４０５．[２３]㊀S C HU L Z S ,D I C K S C H A T J S ．B a c t e r i a lv o l a t i l e s :t h es m e l l o fs m a l lo r g a n i s m s [J ]．N a t u r a lP r o d u c t R e p o r t s ,２００７,２４(４):８１４Ｇ８４２．[２４]㊀R A Y A ＧG O N Z ÁL E ZJ ,V E L ÁZ Q U E Z ＧB E C E R R A C ,B A R ＧR E R A ＧO R T I ZS ,e t a l ．N ,N Ｇd i m e t h y l h e x a d e c yl a m i n ea n d r e l a t e da m i n e sr e g u l a t er o o t m o r p h o ge n e s i sv i a j a s m o n i c a c i ds i g n a l i n g i n A r a b i d o ps i s t h a l i a n a [J ]．P r o t o p l a s m a ,２０１７,２５４:１３９９Ｇ１４１０．[２５]㊀F A R A G M A ,Z H A N G H ,R Y U C M．D y n a m i cc h e m i c a l c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n p l a n t s a n d b a c t e r i a t h r o u gh a i r b o r n es i g n a l s :i n d u c e dr e s i s t a n c eb y ba c t e r i a lv o l a t i l e s [J ]．J o u r n a l o fC h e m i c a l E c o l o g y ,２０１３,３９:１００７Ｇ１０１８．[２６]㊀H E A L ,Z H A O L Y ,R E N W ,e t a l ．Av o l a t i l e p r o d u c i n gB a c i l l u s s u b t i l i s s t r a i n f r o mt h e r h i z o s p h e r eo fH a l o x yl o n a m m o d e n d r o n p r o m o t e s p l a n t r o o td e v e l o pm e n t [J ]．P l a n t a n dS o i l ,２０２３,４８６:６６１Ｇ６８０．[２７]㊀W A N GJN ,R A Z A A W ,J I A N GGF ,e t a l ．B a c t e r i a l v o l a t i l eo r g a n i c c o m p o u n d s a t t e n u a t e p a t h o g e n v i r u l e n c e v i a e v o l u t i o n a r yt r a d e Ｇo f f s [J ]．T h e I S M EJ o u r n a l ,２０２３,１７(３):４４３Ｇ４５２．[２８]㊀C O R D O V E Z V ,M OMM E R L ,M O I S A N K ,e ta l ．P l a n tp h e n o t y p i c a n d t r a n s c r i p t i o n a l c h a n g e s i n d u c e d b y v o l a t i l e s f r o mt h ef u n g a lr o o t p a t h o ge n R h i z o c t o n i as o l a n i [J ]．F r o n t i e r s i nP l a n t S c i e n c e ,２０１７,８:１２６２．[２９]㊀R A M O S ＧG A L A R Z AC ,B O L A ÑO S ＧP A S Q U E LM ,G A R C ÍA ＧG M E Z A ,e ta l ．L ae s c a l a E F E C O p a r av a l o r a rf u n c i o n e s e j e c u t i v a s e n f o r m a t o d e a u t o Ｇr e po r t e [J ]．R e v i s t a I b e r o a m e r i c a n a d eD i a g n ós t i c o y E v a l u a c i ón ＧeA v a l i a çãoP s i c o l ógi c a ,２０１９,１(５０):８３Ｇ９３．[３０]㊀C A O Y ,P IH ,C H A N D R A N G S U P ,e t a l ．A n t a go n i s mo f t w o p l a n t Ｇg r o w t h p r o m o t i n g B a c i l l u sv e l e z e n s i s i s o l a t e s a g a i n s tr a l s t o n i as o l a n a c e a r u m a n d g u s a r i u m o x y s po r u m [J ]．S c i e n t i f i cR e po r t s ,２０１８,８(１):１Ｇ１４．[３１]㊀S A N G M K ,J E O N GJ J ,K I MJ ,e t a l ．G r o w t h p r o m o t i o na n d r o o t c o l o n i s a t i o n i n p e p p e r p l a n t sb yp h o s ph a t e Ｇs o l u Ｇb i l i s i n g C h r ys e o b a c t e r i u m s p ．s t r a i n I S E １４t h a t s u p p r e s s e s P h y t o p h t h o r ab l i g h t [J ]．A n n a l so fA p p l i e dB i o l o g y ,２０１８,１７２(２):２０８Ｇ２２３．[３２]㊀J I A N G C H ,L I A O M J ,WA N G H K ,e ta l ．B a c i l l u sv e l e z e n s i s ,a p o t e n t i a la n d e f f i c i e n t b i o c o n t r o la ge n ti n c o n t r o lof p e p p e rg r a y m o l dc a u s e db y B o t r y t i sc i n e r e a [J ]．B i o l o gi c a l C o n t r o l ,２０１８,１２６:１４７Ｇ１５７．[３３]㊀Z H A N GR ,V I V A N C E OJM ,S H E N Q ．T h e u n s e e n r h i z o s ph e r e r o o t Ｇs o i l Ｇm i c r o b ei n t e r a c t i o n s f o r c r o p p r o d u c t i o n [J ]．C u r r e n tO p i n i o n i n M i c r o b i o l o g y,２０１７,３７:８Ｇ１４．[３４]㊀付严松,李宇聪,徐志辉,等．根际促生菌调控植物根系发育的信号与分子机制研究进展[J ]．生物技术通报,２０２０．３６(９):４２．[３５]㊀L I Q ,L I H C ,Y A N G Z ,e ta l ．P l a n t g r o w t h Ｇp r o m o t i n gr h i z o b a c t e r i u m P s e u d o m o n a s s p ．C M １１s p e c i f i c a l l yi n d u c e s l a t e r a l r o o t s [J ]．T h e N e w P h y t o l o g i s t ,２０２２,２３５(４):１５７５Ｇ１５８８．[３６]㊀HU A N G N ,WA N G W W ,Y A O YL ,e t a l ．T h e i n f l u e n c eo f d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f b i o Ｇo r ga n i c f e r t i l i z e r o n c u c u mb e r F u s a r i u m w i l ta n ds o i l m ic r o f l o r aa l t e r a t i o n s [J ]．P L o S O n e ,２０１７,１２(２):e ０１７１４９０．[３７]㊀C O T T O N TE A ,P ÉT R I A C Q P ,C AM E R O N D D ,e t a l ．M e t a b o l i c r e g u l a t i o n o f t h em a i z e r h i z o b i o m e b y be n z o x a z i n o i d s ６３１Copyright ©博看网. All Rights Reserved.１０期㊀㊀李㊀江等:根际促生菌对植物生长的影响及其作用机制㊀㊀㊀[J]．T h e I S M EJ o u r n a l,２０１９,１３(７):１６４７Ｇ１６５８．[３８]㊀S A S S EJ,M A R T I O N AE,N O R T H E N T．F e e d y o u r f r i e n d s:d o p l a n te x u d a t e s s h a p e t h e r o o tm i c r o b i o m e[J]．T r e n d si nP l a n t S c i e n c e,２０１８,２３(１):２５Ｇ４１．[３９]㊀P A N GZ,C H E NJ,W A N G T,e t a l．L i n k i n gp l a n t s e c o n d a r y m e t a b o l i t e s a n d p l a n tm i c r o b i o m e s:ar e v i e w[J]．F r o n t i e r s i nP l a n t S c i e n c e,２０２１,１２:６２１２７６．[４０]㊀G U O Q,Y U J,S U N J,e ta l．E x o g e n o u si n o c u l a t i o no f m i c r o o r g a n i s m se f f e c to nr o o te x u d a t e sa n dr h i z o s p h e r em i c r o o r g a n i s mo f t o b a c c o s[J]．A d v a n c e s i n M i c r o b i o l o g y,２０２１,１１(９):５１０Ｇ５２８．[４１]㊀B A D R ID V,V I V A N C OJ M．R e g u l a t i o na n d f u n c t i o no f r o o t e x u d a t e s[J]．P l a n t,C e l l&E n v i r o n m e n t,２００９,３２(６):６６６Ｇ６８１．[４２]㊀E I S E N H A U E R N．A b o v e g r o u n dＧb e l o w g r o u n d i n t e r a c t i o n s a sa s o u r c e o f c o m p l e m e n t a r i t y e f f e c t s i nb i o d i v e r s i t y e x p e r i m e n t s[J]．P l a n t a n dS o i l,２０１２,３５１:１Ｇ２２．[４３]㊀T R I V E D I P,L E A C HJ E,T R I N G ESG,e t a l．P l a n tＧm i c r o b i o m ei n t e r a c t i o n s:f r o mc o m m u n i t y a s s e m b l y t o p l a n t h e a l t h[J]．N a t u r eR e v i e w sM i c r o b i o l o g y,２０２０,１８(１１):６０７Ｇ６２１．[４４]㊀V I V E SＧP E R I SV,O L L A SCD,AG M E ZＧC A D E N A S,e t a l．R o o t e x u d a t e s:f r o m p l a n t t or h i z o s p h e r ea n db e y o n d[J]．P l a n tC e l lR e p o r t s,２０２０,３９(１):３Ｇ１７．[４５]㊀A U L A K H MS,WA S S MA N NR,B U E N OC,e t a l．I m p a c t o f r o o te x u d a t e so fd i f f e r e n t c u l t i v a r sa n d p l a n td e v e l o p m e n ts t a g e s o f r i c e(O r y z a s a t i v a L．)o nm e t h a n e p r o d u c t i o n i nap a d d y s o i l[J]．P l a n t a n dS o i l,２００１,２３０:７７Ｇ８６．[４６]㊀J I A N G Y,WA N G W,X I E Q,e t a l．P l a n t s t r a n s f e r l i p i d s t o s u s t a i n c o l o n i z a t i o n b y m u t u a l i s t i c m y c o r r h i z a la n dp a r a s i t i c f u n g i[J]．S c i e n c e,２０１７,３５６(６３４３):１１７２Ｇ１１７５．[４７]㊀S U N N,Y A N G C,Q I N X,e ta l．E f f e c t so fo r g a n i ca c i d r o o t e x u d a t e s o f M a l u s h u p e h e n s i s R e h d．d e r i v e d f r o ms o i la n d r o o t l e a c h i n g l i q u o r f r o mo r c h a r d sw i t ha p p l er e p l a n td i se a s e[J]．P l a n t s,２０２２,１１(２１):２９６８．[４８]㊀C O Q U A N T G,A G U A N N O D,P H AM S,e t a l．G o s s i p i n t h e g u t:q u o r u ms e n s i n g,an e w p l a y e r i n t h eh o s tＧm i c r o b i o t ai n t e r a c t i o n s[J]．W o r l dJ o u r n a l o fG a s t r o e n t e r o l o g y,２０２１,２７(４２):７２４７．[４９]㊀S H A Y A N T H A N A,O R D OÑE ZP A C,O R E S N I K LJ．T h e r o l e o fs y n t h e t i c m i c r o b i a lc o m m u n i t i e s(S y n C o m)i ns u s t a i n a b l e a g r i c u l t u r e[J]．F r o n t i e r s i nA g r o n o m y,２０２２,４:５８．[５０]㊀S U N X L,X U Z H,X I EJ Y,e ta l．B a c i l l u s v e l e z e n s i s s t i m u l a t e sr e s i d e n tr h i z o s p h e r e P s e u d o m o n a s s t u t z e r i f o rp l a n t h e a l t h t h r o u g hm e t a b o l i c i n t e r a c t i o n s[J]．T h e I S M EJ o u r n a l,２０２１,１６(３):７７４Ｇ７８７．[５１]㊀L I SY,X I A OJ,S U NTZ,e t a l．S y n t h e t i cm i c r o b i a l c o n s o r t i a w i t h p r o g r a m m a b l ee c o l o g i c a l i n t e r a c t i o n s[J]．M e t h o d si nE c o l o g y a n dE v o l u t i o n,２０２２,１３(７):１６０８Ｇ１６２１．[５２]㊀d e S O U Z ARSC,A R MA N H I J SL,A R R U D AP．F r o m m i c r o b i o m e t o t r a i t s:d e s i g n i n g s y n t h e t i cm i c r o b i a l c o m m u n i t i e sf o r i m p r o v e dc r o p r e s i l i e n c y[J]．F r o n t i e r s i nP l a n tS c i e n c e,２０２０,１１:１１７９．[５３]㊀S A R K A R M K,P A U LK,B L A I RD．C h e m o t a x i s s i g n a l i n g p r o t e i nC h e Yb i n d s t o t h e r o t o r p r o t e i nF l i Nt o c o n t r o l t h ed i re c t i o n o ff l ag e l l a rr o t a t i o ni n E s ch e ri c h i ac o l i[J]．P r o c e e d i n g so f t h e N a t i o n a lA c a d e m y o fS c i e n c e s,２０１０,１０７(２０):９３７０Ｇ９３７５．[５４]㊀S A N T O Y OG,U R T I SＧF L O R E SCA,L O E Z AＧL A R APD,e t a l．R h i z o s p h e r ec o l o n i z a t i o n d e t e r m i n a n t sb y p l a n t g r o w t hＧp r o m o t i n g r h i z o b a c t e r i a(P G P R)[J]．B i o l o g y,２０２１,１０(６):４７５．[５５]㊀Z B O R A L S K IA,F I L I O N M．G e n e t i cf a c t o r s i n v o l v e di n r h i z o s p h e r ec o l o n i z a t i o n b yp h y t o b e n e f i c i a l P s e u d o m o n a ss p p．[J]．C o m p u t a t i o n a l a n d S t r u c t u r a l B i o t e c h n o l o g y J o u r n a l,２０２０,１８:３５３９Ｇ３５５４．[５６]㊀Y U K,P I E T E R S EC MJ,B A K K E RPA H M,e t a l．B e n e f i c i a l m i c r o b e s g o i n g u n d e r g r o u n do f r o o t i m m u n i t y[J]．P l a n t,C e l l&E n v i r o n m e n t,２０１９,４２(１０):２８６０Ｇ２８７０．[５７]㊀T Z I P I L E V I C H E,R U S SD,D A N G LJL,e t a l．P l a n t i m m u n e s y s t e ma c t i v a t i o n i s n e c e s s a r y f o r e f f i c i e n t r o o t c o l o n i z a t i o nb ya u x i nＧs e c r e t i n gb e n e f ic i a l b a c t e r i a．[J]．C e l lh o s t&m i c r o b e,２０２１,２９(１０):１５０７Ｇ１５２０．E f f e c t s o fP l a n tG r o w t hP r o m o t i n g R h i z o b a c t e r i a(P G P R)o nP l a n tG r o w t ha n d I t sM e c h a n i s mL I J i a n g１,２,J I NY a n l i n g１,Z H A O H a i１(１．C h e n g d uI n s t i t u t eo fB i o l o g y,C h i n e s e A c a d e m y o fS c i e n c e s,C h e n g d u６１００４１,C h i n a;２．U n i v e r s i t y o f C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s,B e i j i n g１０００４９,C h i n a)A b s t r a c t:F o r a l o n g t i m e,a g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o n i nC h i n a h a s r e l i e d e x c e s s i v e l y o n c h e m i c a l f e r t i l i z e r s,n e g l e c t i n g t h e e n o r m o u s b i o l o g i c a l p o t e n t i a l o f t h e p l a n tＧm i c r o b i a lＧs o i l s y s t e m．P l a n t g r o w t h p r o m o t i n g r h i z o b a c t e r i a(P G P R) c a n r e l e a s en u t r i e n t si nt h er h i z o s p h e r ea n d p r o m o t e p l a n t g r o w t h．T h e y a r et h e m a i ns o u r c eo f m i c r o b i a l f e r t i l i z e r s a n dh a v eb r o a da p p l i c a t i o n p r o s p e c t s．U n d e r t h e p o l i c y o f r e s t r i c t i n g c h e m i c a l f e r t i l i z e r i nC h i n a, i n v e s t i g a t i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c s a n d e f f e c t s o f P G P R p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i n e n h a n c i n g y i e l d a n d e f f i c i e n c y o f a g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o n．T h e r e f o r e,t h i s a r t i c l e r e v i e w e d t h e r e s e a r c h p r o g r e s so nt h em e c h a n i s mo fP G P Ri n p r o m o t i n gp l a n t g r o w t ha n dt h e i n t e r a c t i o n m e c h a n i s m b e t w e e ns o i lＧP G P RＧp l a n t sa th o m ea n da b r o a d,a n d p r o s p e c t e d i t s a p p l i c a t i o n i n t h e d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o fm i c r o b i a l f e r t i l i z e r s a n d t h e p r o m o t i o n o f g r e e n a g r i c u l t u r e d e v e l o p m e n t．K e y w o r d s:p l a n t;g r o w t h p r o m o t i n g r h i z o b a c t e r i a;m e c h a n i s m７３１Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
教学课件：第4讲 植物的生殖和发育 细菌、真菌的繁殖
考点精讲
对对应应训训练练
3．(2021，北京)小林同学用带有芽眼的马铃薯块茎繁育出新植 株。下列繁殖方式与此不同的是( A ) A．利用番茄种子进行繁殖 B．扦插月季的茎进行繁殖 C．蟹爪兰嫁接到仙人掌上 D．草莓匍匐茎上长出幼苗
考点精讲
对对应应训训练练
考考点点精精讲讲
考点一 细菌和真菌的繁殖(七下教材P33)
对应训练
3．细菌、真菌的繁殖在生活和生产中的应用 (1)人类对细菌、真菌的利用 a.利 用 细 菌 、 真 菌 制 作 食 品 ， 如 醋 的 传 统 制 造 ； b . 参 与 疾 病 防 治 ，如青霉菌分泌青霉素；c.保护环境，细菌能降解多种 有机化合物。 (2)防止微生物繁殖的方法：干藏法、冷藏法、真空保存法、腌 制法、巴氏消毒法等。
考点二 植物的生殖方式(七下教材P25)
对应训练
被子植物、裸子植物：有性生殖、营养繁殖 2．植物的生殖方式蕨类、苔藓类、高等的藻类：孢子繁殖
低等的藻类：分裂生殖 3．嫁接、扦插等生殖方式的应用 营养繁殖：利用营养器官___根____、__茎____、___叶____进行繁殖，常 用方法有分根、___压__条___、扦插、__嫁__接___等。 由于营养繁殖能保持某些栽培植物的_优__良__性__状___，而且_繁__殖__速__度__
对对应应训训练练
7．(2020，台州)台州某地的沿海滩涂上种植了上千亩秋茄林。秋
茄的果实(如图甲)还长在树上时，里面的种子就已经开始萌发。
当果实成熟
落地时，种子能快速生根
扎地，防止被潮水带走。 (1)秋茄的这种繁殖方式为 有性 生殖。 (2)图乙为秋茄的花，其花蕊的结构示意如图丙，其中 __子__房_____ 发育成果实。
第四章植物根际促生细菌.ppt
2020-12-11
谢谢你的观赏
4
1978年，J.W. Kloepper首次提出了 植物根际（圈）促生细菌 （plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR） 的概念，用于描述能够促进植物生长的根际细菌。
J.W. Kloepper
AUBURN UNIVERSITY
第四章 植物根际促生细菌
2020-12-11
谢谢你的观赏
1
第一节 引 言
• 植物根际（rhizosphere ）：
根际是指受植物根系活动影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那 部分微域。 根际的范围很小，一般指离根轴表面数毫米之内。 根际的许多化学条件和生物化学过程不同于土体土壤， 最明显的就是根际pH值、氧化还原电位和微生物活性等变化。 在根际土壤溶液中养分浓度的分布与土体土壤有明显差异。 植物根际是细菌的良好生境，植物根为细菌提供了良好的生态位（niche）。 以植物的根系为中心聚集了大量的细菌、真菌等微生物。
间接促生作用包括产生抗生素、抗菌蛋白或铁载体等减轻病虫害, 促进有益 的共生作用（根瘤和菌根的形成）, 降解农药等生物外源性物质。
在大多数研究中，一种PGPR通常通过多种作用模式促进植物的生长。
2020-12-11
谢谢你的观赏
6
Rhizosphere:
How much do we know?
15% = Negative
2020-12-11
谢谢你的观赏
3
• 植物根际促生细菌（plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR）：
1978年，美国奥本大学的J.W. Kloepper首次提出植物根际促生细菌的概念。 PGPR是一群定植于植物根际、与植物根密切相关的根际细菌，当接种于植物 种子、根系、块根、块茎或土壤时，能够促进植物的生长。 PGPR是自生细菌，虽然某些菌株能够侵入植物组织，但不引起明显的侵染症 状。 PGPR不包括与植物形成共生结构的根瘤菌（rhizobia）和弗兰克氏菌 （Frankia），根瘤菌和弗兰克氏菌的共生固氮作用不属于PGPR的促生作用 范畴。联合固氮菌应该属于PGPR的范畴，某些根瘤菌在非豆科植物上具有促 生作用的情况下也可看做PGPR。
植物促生根瘤菌
根际有害菌对植物影响
• 抑制根生长 甜菜幼苗根际引入产生IAA的假单孢杆菌，会抑制根的伸长和根 毛的产生； • 有害次生代谢产物 有些微生物在次生代谢中产生氰化物，后者可抑制线粒体内正常 的电子传递过程，大量能量以热的形式损失掉，而不能用于合 成根吸收养分和水分等所必需的ATP。从马铃薯根际分离到的假 单孢杆菌中，有40%可以产生氰化物，这可能是马铃薯连作时产 量降低的主要原因。 • 加重其他有害生物的危害
根际植物促生菌接种剂应用效果
Although significant control of plant pathogens or enhancement of plant development has been demonstrated by plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) in the lab and greenhouse, results in the field have been less consistent. Nelson L. M. 2004 (University of Saskatchewan, Canada)
– 许多根际细菌在导致根病和”土壤病”(soil sickness)时，与真菌特别是 腐霉具有相互促进的作用 – 种围 (spermosphere) 和根表细菌可吸引害虫。如定殖于种围的假单孢 杆菌，可以产生一种挥发性物质，吸引种蛆成虫并促进产卵。
根际植物促生菌作用机理
• 促进养分吸收 • 刺激植物生长 – 植物激素 • 控制有害菌 – 产生抗生素抑制病原菌 假单孢杆菌属细菌可产生多种抗 菌化合物，其中绝大多数为不常见的氨基酸、多肽或含氮 杂环化合物等次生代谢产物 –由荧光假单孢杆菌所产生的荧光化合物，对多种病原真菌 有抑制作用 –部分细菌产生的类似于噬菌体的颗粒可有效地抑制和其产 生菌亲缘关系较近的菌株的活动。 – 通过产生嗜铁素，活跃吸收微量元素，抑制有害微生物的 产氰代谢。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020-11-9
感谢你的观看
5
PGPR通过一种或多种促生机制直接或间接地促进植物的生长， 这些促生机制包括： 对植物的直接刺激作用；增加植物对养分的吸收；抑制植物病虫害； 诱导植物系统抗性等。
直接促生作用包括产生刺激性的植物激素、挥发性化合物（volatiles）以及 ACC脱氨酶等，降低植物体内的乙烯水平，改进植物营养状况（如促进 难溶性磷、钾和微量元素的释放，非共生固氮等），刺激植物产生诱导 系统抗性（induced systemic resistance，ISR)。
15% = Negative
2020-11-9
感谢你的观看
8
15% = Positive
PGPR treated
Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR): Naturally-occurring, root-colonizing bacteria that ben20e2f0-i1t1-9plants by growth p感r谢o你m的观o看tion and biocontrol. 9
2020-11-9
感谢你的观看
3
• 植物根际促生细菌（plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR）：
1978年，美国奥本大学的J.W. Kloepper首次提出植物根际促生细菌的概念。 PGPR是一群定植于植物根际、与植物根密切相关的根际细菌，当接种于植物 种子、根系、块根、块茎或土壤时，能够促进植物的生长。 PGPR是自生细菌，虽然某些菌株能够侵入植物组织，但不引起明显的侵染症 状。 PGPR不包括与植物形成共生结构的根瘤菌（rhizobia）和弗兰克氏菌 （Frankia），根瘤菌和弗兰克氏菌的共生固氮作用不属于PGPR的促生作用 范畴。联合固氮菌应该属于PGPR的范畴，某些根瘤菌在非豆科植物上具有促 生作用的情况下也可看做PGPR。
2020-11-9
感谢你的观看
2
• 根际细菌（Rhizobacteria）：
能在植物根际持续稳定地定植、受植物影响的细菌称为根际细菌。 植物根际细菌具有丰富的遗传多样性, 根际细菌种群密度比非根际土 壤高100倍，多达15%的根面可能被各种细菌的微菌落 （microcolonies）所覆盖。 细菌利用植物释放的营养物质（根分泌物、裂解物）进行生长繁殖， 同时也合成代谢产物分泌到根际。 有些代谢产物作为信号转导化合物(signalling compounds )被相同微菌 落的邻近细胞、其它细菌细胞或宿主植物细胞所感知。
Finding bacterial determinant(s) on plant growth promotion and ISR:
Growth promotion
ISR
LPS
EP
SA
S
sid
2020-11-9
IAA 感谢你的观看 DAPG
10
Something in the air
2020-11-9
间接促生作用包括产生抗生素、抗菌蛋白或铁载体等减轻病虫害, 促进有益 的共生作用（根瘤和菌根的形成）, 降解农药等生物外源性物质。
在大多数研究中，一种PGPR通常通过多种作用模式促进植物的生长。
2020-11-9
感谢你的观看
6
Rhizosphere:
How much do we know?
15% = Negative
第四章 植物根际促生细菌
2020-11-9感谢你的观看来自1第一节 引 言
• 植物根际（rhizosphere ）：
根际是指受植物根系活动影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那 部分微域。 根际的范围很小，一般指离根轴表面数毫米之内。 根际的许多化学条件和生物化学过程不同于土体土壤， 最明显的就是根际pH值、氧化还原电位和微生物活性等变化。 在根际土壤溶液中养分浓度的分布与土体土壤有明显差异。 植物根际是细菌的良好生境，植物根为细菌提供了良好的生态位（niche）。 以植物的根系为中心聚集了大量的细菌、真菌等微生物。
2020-11-9
感谢你的观看
4
1978年，J.W. Kloepper首次提出了 植物根际（圈）促生细菌 （plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR） 的概念，用于描述能够促进植物生长的根际细菌。
J.W. Kloepper
AUBURN UNIVERSITY
15% = Positive
In the 1 g soil around plant root; more than 108 bacteria and many others
70% = Neutral
2020-11-9
感谢你的观看
7
Rhizosphere is a front line against soil-borne pathogens!
Water
感谢你的观看
PGPR
11
2020-11-9
感谢你的观看
12