我国植物根围促生细菌研究进展_刘丹丹

我国植物根围促生细菌研究进展刘丹丹李敏刘润进*（青岛农业大学菌根生物技术研究所，山东青岛266109）摘要根围（rhizosphere ）和植物根围促生细菌（PGPＲ）是重要的生物学概念，已成为当今土壤微生物学和微生态学研究热点之一。

我国已从粮食作物、经济作物和其他植物上分离到27属53种（株）PGPＲ，其中芽孢杆菌属（Bacillus ）、假单胞菌属（Pseudomonas ）、肠杆菌属（Enterobacter ）和伯克霍尔德氏菌属（Burkholderia ）是常见的PGPＲ的种群。

研究表明，PGPＲ通过直接合成一些激素和抗生素等次生代谢物质、调控植物相关基因表达和调节根围土壤中其他生物的群落结构等作用机制，来活化土壤养分、改善土壤理化特性、增加土壤肥力、拮抗病原物、降低植物病害、提高抗病性、增强耐盐性、耐寒性、耐重金属毒性、促进作物生长发育、增加作物产量和改善品质。

PGPＲ这些生理生态效应受到包括PGPＲ菌种在内的其他生物、土壤条件和农艺措施的影响。

所研发的数个PGPＲ制剂已经商品化生产并且广泛用于促进植物生长及防控土传病害，效果明显。

此外，我国已完成多个PGPＲ菌种（株）全基因组测序分析工作。

这些均表明，我国PGPＲ应用基础研究取得了丰硕成果，为进一步实现PGPＲ的产业化及其应用奠定了坚实的基础；PGPＲ在解决作物生产中的一些难题和促进农林牧业可持续发展具有广阔的应用前景。

关键词植物根围促生细菌；培养基；生理生态；作用机制山东省科技发展计划项目（2012GNC11010）、青岛市科技计划基础研究项目（12-1-4-5-（14）-jch ）、“泰山学者”建设工程专项经费资助。

收稿日期：2015-06-01接受日期：2015-10-15*通讯作者E-mail ：liurj@qau．edu．cnＲecent advances in the study of plant growth-promoting rhizobacteria in China．LIU Dan-dan ，LI Min ，LIU Ｒun-jin *（Institute of Mycorrhizal Biotechnology ，Qingdao Agricultural Uni-versity ，Qingdaog 266109，Shandong ，China ）．Abstract ：The rhizosphere and plant growth-promoting rhizobacteria （PGPＲ）are important con-cepts in biology ，and become one of research hotspots in soil microbiology and microecology．To-tal 53species （isolates ）belonging to 27genera of PGPＲwere isolated from food crops ，econo-mic crops and other plants grown in China ，of which isolates in Bacillus ，Pseudomonas ，Enter-obacter and Burkholderia are common and widely distributed PGPＲ．It is well documented that PGPＲcan activate soil nutrients ，improve soil physical and chemical characteristics ，increase soil fertility ，antagonize pathogens ，decrease plant diseases ，enhance plant resistance to disea-ses ，salt stress ，coldness and heavy metal toxicity ，improve crop growth ，development ，yield and quality through directly synthesizing hormones ，antibiotics and other secondary metabolites ，and by regulating plant related gene expressions and other living organisms community structure in rhizosphere．All of these effects are influenced by PGPＲspecies or isolates ，other living organ-isms ，soil conditions and agricultural measures．Several PGPＲagents developed have been com-mercialized ，produced and applied for enhancing plant growth and controlling soil-born diseaseswith superior effects．In addition ，whole genome sequencing analysis of several species and iso-lates of PGPＲwere finished in China．It is concluded that great achievements have been obtained in basic application research ，and a solid foundation for realizing the industrialization and appli-cation of PGPＲhas been laid in China．There are broad application prospects for PGPＲsolving some difficult problems in crop production and promoting the sustainable development of agricul-ture ，forestry and animal husbandry．Key words ：plant growth-promoting rhizobacteria （PGPＲ）；media ；eco-physiology ；functioningmechanism．生态学杂志Chinese Journal of Ecology 2016，35（3）：815－824DOI ：10．13292/j．1000－4890．201603．033根围（rhizosphere）是植物根系-土壤界面数毫米范围内，根系、原核生物、真菌、动物与土壤相互作用，形成具有独特的不同于本体土壤的、动态变化的微域环境。

早在1904年，德国科学家Lorenz Hiltner 就提出了植物根围的概念，该微域中植物根系生长与生理代谢对土壤理化特性及其生物学特性产生强烈影响，进而可能改变根围环境，对植物生长形成反馈作用。

一般认为，根围效应是一个由植物根系分泌物主导的、受植物种类与发育阶段、土壤理化因子和气候条件影响的动态过程。

根围内定殖着大量细菌、放线菌、真菌、线虫等，其中存在一类具有自生（游离或共生）固氮、溶磷、分泌抗生素和植物激素、拮抗病原物和促进植物生长的细菌，被称为植物根围促生细菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPＲ）。

自1922年Lipman等报道了小麦（Triticum aestivum）上的PGPＲ之后，世界各国给予了众多研究，已成为当今土壤微生物学、微生态学和植物病理学的研究热点之一。

例如，国内外已发现20余属细菌具有促生防病的潜能，其中以芽胞杆菌属（Bacil-lus）和假单胞菌属（Pseudomonas）最多（陈波等，2012；葛春辉等，2014）。

本文在阅读国内外文献的基础上简要总结出27个属的PGPＲ来阐述其生理生态效应与作用机制等。

PGPＲ具有活化土壤养分、改善土壤肥力、抑制土传病原物、诱导植物系统抗性、提高抗病能力、增强植物抗逆性、防治杂草和害虫、促进植物生长、增加作物产量的作用（戴梅等，2008）。

作为生物肥料和生物农药的重要资源宝库，PGPＲ研究和应用越来越凸显其潜在的价值。

PGPＲ的开发与应用对创造良好的根围环境、改善土壤理化特性、提高土壤肥力和有效利用环境资源（如固氮）、降低化肥用量、抑制病虫害、减少农药污染等具有重要作用。

当今作物病虫害日趋严重、环境恶化，PGPＲ提高植物抗逆性与生态修复作用日益得到关注。

本文总结我国近十年来分离的PGPＲ菌种及分布状况，分析PG-PＲ生理生态效应，探讨其作用机制、影响因素与可能的调控途径等，为进一步促进和加强我国PGPＲ基础与应用研究提供思路和依据。

1我国分离的PGPＲ种类与分布情况近十年来，我国分离的PGPＲ主要来源于粮食作物、经济作物、其他作物如饲料作物、药材作物、工业原料作物和野生植物等几类植物上（表1）。

其中，芽孢杆菌属、假单胞菌属和肠杆菌属是烟草、苜蓿和小麦根围PGPＲ的优势种群，伯克霍尔德氏菌属和克雷伯氏菌属其次。

这些菌株可能具有较强的适应逆境的能力和独特的生理生态功能，而值得深入探究。

2PGPＲ生理生态效应2.1促进作物生长发育、增加作物产量和改善品质PGPＲ最直观的效应为促进作物生长。

从热带雨林土壤分离筛选的对拟南芥（Col-0）有促生效应的4种菌株（枯草芽孢杆菌1株、萎缩芽孢杆菌Ba-cillus atrophaeus2株和短小芽孢杆菌1株）能显著促进温室条件下玉米和番茄的生长（Huang et al．，2015）。

蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus AＲ156）可显著促进辣椒植株生长（王勇等，2014）；短小芽孢杆菌、假单胞菌和肠杆菌显著提高樱桃根系，尤其＜5mm根系的生长发育和地上部生物量（陈波等，2012）；从小麦上分离的wpr32、wpr42和wpr51可促进小麦生长，其株高、地上部鲜重和地上部干重分别增加25%、45%和86%，根长、根干重和鲜重分别增加27%、102%和76%（Abbasi et al．，2011）。

简单芽孢杆菌、黄杆菌、嗜冷杆菌和假单孢菌对油菜、水稻、玉米具有低温适生特性，促进玉米种子萌发及拟南芥生长（李志新等，2005；孙淑荣等，2014）。