【文献解读】中国科学院东北地理与农业生态研究所姚宗木团队探究野生水稻根际和层际促生防生菌的可培养筛选及其对栽培稻的影响

解读人：普苑明（云南农业大学烟草学院2025级研究生，导师杨金广）

稻瘟病是由稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）引起的重要水稻病害，因全球分布广、致产量损失严重，成为水稻种植中最关键的病害之一。其可导致水稻叶片和穗部坏死，其中穗瘟危害远超叶瘟，会造成更大幅度减产。野生稻蕴藏丰富的抗稻瘟病资源，其抗病、抗虫基因常被用于栽培稻育种。大量研究证实，内生菌、丛枝菌根真菌（AMFs）、根瘤菌等微生物在寄主植物进化中发挥重要作用，通过与寄主的紧密互作提升植物抗逆性，这一特性在野生物种中尤为显著。

2022年7月，中国科学院东北地理与农业生态研究所姚宗木团队在国际学术期刊《Microorganisms》发表题为“Culturable Screening of Plant Growth-Promoting and Biocontrol Bacteria in the Rhizosphere and Phyllosphere of Wild Rice”的研究论文。该研究从4个野生稻品种的根际和叶际筛选出45株形态不同的细菌，功能验证显示：18株对稻瘟病菌具有显著拮抗活性，33株具备溶磷、溶钾或固氮能力。盆栽试验证实，3株菌株——499G2（简单类芽孢杆菌，Peribacillus simplex）、499G3（贝莱斯芽孢杆菌，Bacillus velezensis）、499G4（巨大芽孢杆菌，Bacillus megaterium），不仅能抗稻瘟病，还能显著促进栽培稻生长，提升植株叶片总氮、总磷、总钾、吲哚乙酸（IAA）及叶绿素含量；在稻瘟病侵染验证中，施用这 3 株菌的接种剂可显著降低丙二醛（MDA）含量、提高可溶性糖含量及植物抗氧化酶活性，进而增强水稻对稻瘟病的抗性。

经NBRIP培养基（溶磷筛选）、钾溶液培养基（溶钾筛选）等选择性培养基鉴定，29株细菌具备溶磷、溶钾或固氮能力（表3），其中3株菌株（218G1、218G4、348G1）可同时实现固氮、溶磷、溶钾，5株菌株（348Y7、315Y7、315G5、218Y3、348Y5）兼具溶磷和溶钾能力，218G7具有固氮和溶钾功能，315Y2 具有固氮和溶磷功能。促生能力按菌落生长和透明圈大小分级：能在选择性培养基生长（+）、透明圈与菌落等大（++）、透明圈略大于菌落（+++）、透明圈超菌落2倍（++++），其中499G5和315Y5的溶钾能力最突出，但对磷酸三钙的溶出效果较弱。

对18株拮抗菌株进行盆栽促生实验，11株表现出促生作用，其中499G2、499G3、499G4的效果最显著。施用接种剂后，水稻叶片宽度、根长、茎长、鲜重均有显著提升（图3）。具体来看，叶片宽度方面，499G2、499G3、499G4 处理组分别比对照增加7.97%、9.78%、9.06%；根长方面，499G2处理组增加13.17%，499G3、499G4对根长影响不显著；茎长方面，499G3处理组增加39.61%，499G2、499G4 分别增加18.51%、25.16%；鲜重方面，499G3处理组增加125.79%，与该菌株显著促进地上部生长相关。营养与生理指标方面，499G4能有效提高植株总氮水平，比对照提高33.33%；499G2、499G3、499G4分别使叶片磷含量提高10.44%、17.01%、5.45%；仅499G3显著提高叶片钾含量（8.17%）（图4）。IAA积累量和叶绿素含量上，施用499G2和499G3后，水稻植株IAA含量分别比对照增加4.90%、6.82%；施用 499G4后IAA降低，但能显著提高叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量，其中叶绿素b增幅达56.92%，499G3对叶绿素的提升幅度分别为13.60%、31.92%、20.24%，499G2 对光合作用无显著影响（图5）。

通过测定稻瘟病侵染后水稻叶片的MDA、脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）含量，揭示了菌株的抗病机制。稻瘟病侵染后对照组长高126.67%，499G2、499G3、499G4处理组分别比“仅接稻瘟病”对照组降低16.31%、21.39%、11.76%，减轻细胞膜脂质过氧化损伤；各处理组脯氨酸含量均显著升高，499G3+PoC（稻瘟病）处理组增幅最大（33.43%），增强植株渗透压调节能力；随稻瘟病侵染，各组可溶性糖含量均显著升高，499G3+PoC处理组增幅达13.51%，499G2+PoC增幅为12.56%，为细胞提供能量并维持膜完整性；稻瘟病侵染10天后，SOD活性提升12.92%-15.73%，POD活性提升14.69%-20.66%，显著增强植株清除活性氧（ROS）的能力（图6）。

综上所述，该研究从4个野生稻品种的根际和叶际筛选出45株细菌，其中 18株抗稻瘟病、29株具备溶磷/溶钾/固氮能力。499G2、499G3、499G4三株菌株不仅能通过直接拮抗抑制稻瘟病，还能通过提升水稻营养水平、调节生理代谢（IAA、叶绿素）、增强抗氧化防御系统，实现促生及抗病双重功效。这些菌株为绿色生物菌剂的研发提供了优质菌种资源，在农业可持续发展中具有广阔应用前景。

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