解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens: BA）是一種典型的植物生長(zhǎng)促生菌，能成功定殖于土壤、植物根際和種子等環(huán)境或組織中。與傳統(tǒng)的化肥和農(nóng)藥比較，BA具有環(huán)保、高效和無有害副作用等特點(diǎn)，被視為優(yōu)秀的生物肥料和生防劑，廣泛應(yīng)用于多種農(nóng)作物以促進(jìn)作物健康生長(zhǎng)。關(guān)于BA促生研究有很多，但缺乏作用機(jī)制的系統(tǒng)性梳理和總結(jié)，阻礙著對(duì)BA的作用機(jī)制的全面理解及其未來在農(nóng)林業(yè)和其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
基于此，中國科學(xué)院成都生物研究所地表過程與生態(tài)系統(tǒng)管理項(xiàng)目組博士研究生羅林在尹春英研究員的指導(dǎo)下，基于對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的大量閱讀，全面總結(jié)了BA的促生機(jī)制，并提出了目前在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的局限和未來的發(fā)展方向。BA促生機(jī)制主要包括，1）通過生物固氮及礦化有機(jī)氮、溶磷、溶鉀和產(chǎn)生鐵載體，從而提高土壤氮、磷、鉀和鐵素養(yǎng)分的有效性；2）改變土壤微生物群落，進(jìn)而提高礦質(zhì)養(yǎng)分的有效性和改善作物生長(zhǎng)的根系環(huán)境；3）產(chǎn)生與植物細(xì)胞和根系生長(zhǎng)相關(guān)的激素和揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)，促進(jìn)植物獲取養(yǎng)分；4）通過與病原菌競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)位和養(yǎng)分、產(chǎn)生環(huán)狀脂肽等代謝物，誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)性抗性，促進(jìn)植物對(duì)生物脅迫的抵抗。同時(shí)，BA還可以通過誘導(dǎo)宿主植物遺傳、理化改變以提高其對(duì)非生物脅迫的耐受性。
雖然BA的促生機(jī)制已被廣泛研究，但依然存在一些局限，如BA與宿主植物和環(huán)境因子之間的相互作用、缺乏田間實(shí)驗(yàn)、如何影響宿主植物對(duì)養(yǎng)分吸收的深入研究等。因此，在未來的研究中，應(yīng)在不同的土壤條件下更深入地聚焦BA的促生機(jī)制及調(diào)控因子，并結(jié)合同位素示蹤、非損傷微測(cè)和高通量測(cè)序等先進(jìn)技術(shù)揭示BA對(duì)植物養(yǎng)分吸收的影響。
上述研究結(jié)果以“Bacillus amyloliquefaciens as an excellent agent for biofertilizer and biocontrol in agriculture: an overview for its mechanisms”為題發(fā)表在《Microbiological Research》（2021，IF=5.415）。該研究得到了四川省科技廳項(xiàng)目（No. 2022YFS0499, 2020YJ0201 and 2021YFS0283）、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（No. XDA26010102）和國家自然科學(xué)基金（No. 32071500）等項(xiàng)目的支持。
圖1. BA通過促進(jìn)土壤養(yǎng)分有效性促進(jìn)植物生長(zhǎng)
圖2. BA通過產(chǎn)生植物激素和揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)促進(jìn)植物細(xì)胞和根系的生長(zhǎng)
圖3. BA促進(jìn)植物對(duì)生物和非生物脅迫的抗性和耐受性