科研進展
當(dāng)歸微生態(tài)種植從單菌促生到功能互補合成菌群協(xié)同調(diào)控研究獲系列進展
當(dāng)歸作為高價值中藥材，近年來受土傳病害頻發(fā)、根際環(huán)境惡化等影響，產(chǎn)量與品質(zhì)面臨嚴(yán)重制約。植物根際促生菌（PGPR）是替代化肥農(nóng)藥的重要途徑，但益生菌在當(dāng)歸種植中的應(yīng)用效果及作用機制尚不清晰。
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院干旱區(qū)生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展全國重點實驗室王若愚研究員團隊圍繞當(dāng)歸土傳病害綠色防控開展系統(tǒng)性研究，取得了當(dāng)歸微生物種植從單菌促生到復(fù)合菌劑協(xié)同調(diào)控的系列進展。
研究團隊在前期工作的基礎(chǔ)上，探究了解淀粉芽孢桿菌菌劑在化肥與有機肥施用條件下對當(dāng)歸生長及藥用代謝物含量的影響。結(jié)果顯示，該菌劑在不同使用場景下均能穩(wěn)定顯著促進當(dāng)歸生長、提升產(chǎn)量。菌劑與有機肥配施顯著提高了莽草酸、異阿魏酸等當(dāng)歸多種關(guān)鍵藥用相關(guān)次生代謝物的含量，提示生防菌劑+有機肥組合可能更有利于藥用品質(zhì)提升。
進一步轉(zhuǎn)錄組分析表明，該組合對苯丙烷類代謝物水平的影響更大，并上調(diào)了更多與激素相關(guān)基因的表達。該研究為解淀粉芽孢桿菌在可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的進一步研究與實際應(yīng)用提供了理論支撐。
團隊在當(dāng)歸根際測試了三種PGPR，包括一種假單胞菌和兩種芽孢桿菌。結(jié)果顯示，由三菌株構(gòu)成的復(fù)合菌劑（CMA）在當(dāng)歸促生增產(chǎn)、抑制麻口病、促進有效藥效成分積累等方面表現(xiàn)最優(yōu)。進一步發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌成員促進了叢枝菌根真菌（AMF）在收獲期當(dāng)歸根部的定殖，這些AMF似乎是利用根部和根際分泌富集的脂質(zhì)（包括棕櫚酸、亞油酸和鞘脂）作為碳源和共生信號，從而發(fā)揮對宿主的促生和抗病作用。
值得注意的是，單一使用假單胞菌菌劑表現(xiàn)出和CMA復(fù)合菌劑相當(dāng)?shù)拇偕共」πВ谒幮С煞址e累方面受限。該菌劑的生防效應(yīng)可能與其在根際土壤中氮含量的顯著富集有關(guān)。此外，CMA通過增強宿主苯丙烷代謝途徑促進當(dāng)歸品質(zhì)提升。本研究強調(diào)了功能互補型微生物菌劑是一種有前景且可持續(xù)的策略，能夠同步提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)，從而綜合提升當(dāng)歸藥用價值。
兩項研究分別從激素與苯丙烷代謝調(diào)控以及“功能互補菌群—AMF協(xié)同作用”兩個層面，揭示了微生物介入對當(dāng)歸生長和藥用成分積累的調(diào)控機制，為“生防菌調(diào)控—宿主響應(yīng)—品質(zhì)形成”提供了重要的實驗依據(jù)，并為相關(guān)機制研究奠定了堅實基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果分別以 An attapulgite–Bacillus amyloliquefaciens biocontrol agent increases growth and medicinal metabolite content in Angelica sinensis by modulating hormonal and phenylpropanoid pathways和Functionally complementary bacterial inoculant coordinates arbuscular mycorrhizal fungi to improve Angelica sinensis root yield and quality為題，發(fā)表在期刊 BMC Plant Biology和iMetaOmics上。西北研究院博士畢業(yè)生劉洋和助理研究員張宗瑜分別為兩篇論文第一作者，王若愚研究員為通訊作者。研究得到中國科學(xué)院國際合作局全球共性挑戰(zhàn)專項、甘肅省科技重大專項、甘肅省國際科技合作基地及甘肅省自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接：
1. https://doi.org/10.1186/s12870-025-07948-y
2.?https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/imo2.70091
生物菌劑施用促進當(dāng)歸根中苯丙烷類化合物的積累
復(fù)合微生物菌劑促進當(dāng)歸生長并改善藥用品質(zhì)的概念機制圖
