高地芽孢杆菌在农业领域中的功能功效及应用潜力！
小杨 / 2024-09-09 09:07:36
百欧博伟生物：近年来，随着农药化肥的大量使用，环境污染、土壤板结盐渍化日益严重，土壤改良刻不容缓，微生物菌肥因其高效、环保无污染逐渐被人们所熟知。微生物菌肥通过微生物自身的生命活动及代谢产物，促进有机物分解，提高土壤肥力，增强植物对土壤中微量元素的吸收，吸附钝化土壤重金属和农药残留，净化土壤环境。微生物菌肥已成为发展“绿色农业”不可缺少的一部分，利用微生物菌肥解决土地污染，降低化学成分对土地和水资源的影响，减轻土地盐碱化，提高农产品的产量和品质已成为当下热门研究。
高地芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)属于厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌属(Bacillus)，2006年Shivaji等人为提高边际土壤生产力并改善边际土壤生态环境而从高海拔空气中分离的一株菌，因边际土壤生态脆弱、作物生产力低、土地严重退化和高环境风险，使用物理或化学方法改良投入成本过高，而且极易引起生态环境进一步恶化，因此，他们将目光转移至对植物生长具有促生效果的根际促生菌。随着研究的深入，越来越多的研究者在废水、盐湖、水稻叶片和小麦根际等环境中分离到高地芽孢杆菌，高地芽孢杆菌的功能也逐渐被解析出来。
植物在生长过程中与其共生的根际微生物能够产生植物激素来调节植物生长发育。现已证实，80%的根际细菌能产生生长素,其中主要有固氮螺菌、假单胞菌、黄单胞菌、粪产碱杆菌以及根瘤菌等。高地芽孢杆菌也可以分泌IAA，IAA除了促进植物根系伸长外，还能够促进植物根系和根毛的形成，根系获得更好的发育以后，反过来又能提高植物对水分和养分的吸收效率。张文韬等人用检测到高地芽孢杆菌Y1分泌生长素浓度为38.49mg/L，而苏云金芽孢杆菌JJ5-2分泌IAA浓度仅为10.2mg/L，这表明高地芽孢杆菌具有较强的IAA分泌能力。Kiran等证实高地芽孢杆菌不仅能够增加豆科植物的根重，而且能够增加根系长度。 高地芽孢杆菌分泌的IAA，与植物自身合成的IAA加强植物根系分泌物分泌，为高地芽孢杆菌营造良好的生存环境，促进高地芽孢杆菌在植物根系的定植和生长，二者相辅相成，互为共生。
当植物受到逆境胁迫时，植物会分泌脱落酸、乙烯等植物激素，引起叶片和果实的衰老和脱落，极大的影响了逆境环境下植物的生长发育。高地芽孢杆菌能够合成ACC脱氨酶，在ACC脱氨酶的作用下，降解乙烯的合成前体ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸），减少ACC的积累，抑制乙烯的合成，降低乙烯对植物生长的影响。当下，各种极端气候和恶劣的土壤环境严重威胁到土壤微生物的生存，高地芽孢杆菌自身对高温、干旱、重金属等非生物胁迫环境具有很强的适应性，能够保障高地芽孢杆菌在各种不利环境下依然保持较高的生理活性，为植物在逆境生长中提供有力的协助 。
土壤中存在大量的磷元素，但能够被植物直接利用的可溶性磷的含量很少，研究发现土壤微生物能够促进土壤中有效磷的释放，提供植物生长发育所需要的磷元素，促进植物生长发育。据报道，芽孢杆菌属具有较强的解磷能力，实验证明高地芽孢杆菌能够在无机磷和有机磷固体培养基上形成透明的磷溶圈，具备解磷能力，其在无机磷和有机磷培养基中的溶磷量分别为152.4mg/L、48mg/L，相比较而言，高地芽孢杆菌的解磷能力属于中等偏上水平，同时兼备溶解有机磷的能力，在微生物菌肥中具有较高的应用价值。
张文韬等的研究发现高地芽孢杆菌能够增强作物的蒸腾速率，提高植物体内矿物质和水分的运输效率，较强的蒸腾速率也具有一定的叶片降温效果，在炎热的夏季，能够缓解高温对植物的损伤，增强作物的抗热性。高地芽孢杆菌能够增加植物叶片的气孔导度，在一定程度上能够提高作物对CO2的吸收能力，增强作物的光合作用。张文韬等的研究也证实了高地芽孢杆菌能够显著提升大豆叶片的胞间CO2浓度。
高地芽孢杆菌还能够合成HCN和氨，Ebbs等研究发现，在缺氮的情况下，植物可吸收HCN等氰化物来补充所需氮源。此外，高地芽孢杆菌能够产生铁载体，铁载体是一种低分子量的有机螯合剂，能够有效的螯合土壤中的Fe3+，并将其转化为植物可吸收的形式，促进植物对铁的吸收利用。
已有大量的研究表明高地芽孢杆菌能够产生一些分泌物，抑制土壤有害菌群的生长。Momota的研究证实，高地芽孢杆菌能够产生噬铁素、蛋白酶、纤维素酶,对植物病原真菌如尖胞镰刀菌（Fusarium oxysporum）、稻瘟病菌（Pyricularia oryzae）具有显著的拮抗作用。同时，国内研究者实验证明高地芽孢杆菌对水稻条斑病和叶枯病的致病菌生长具有显著的抑制效果。有研究者从姜地土壤中分离到的高地芽孢杆菌能够分泌某种物质引起线虫体内的解毒酶（谷胱S-甘肽转移酶和羧酸酯酶）的活性改变，促使线虫出现应激反应。此外，高地芽孢杆菌通过分泌辛酸，破坏线虫细胞壁，引起细胞内容物外泄，另外，高地芽孢杆菌分泌的正辛酸还能够抑制线虫体内过氧化氢酶的活性，导致线虫体内积累大量活性氧，并最终引起线虫死亡。
随着
高地芽孢杆菌的功能逐渐被解析，高地芽孢杆菌在农业领域展现出巨大的应用潜力，相信在不久的将来，越来越多的研究者和企业会投入大量的人力和物力加大对高地芽孢杆菌的开发和应用。据了解，目前国内已有一些高校和高新企业（如青岛滋百农）开展高地芽孢杆菌在农业领域的应用研究，为农业生产添砖加瓦。
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