【作者解读】一箭双雕:华南农业大学研发“航天宝”微生物菌剂既助力芝麻绿色防控,又促进芝麻丰产提质

研究背景

芝麻是我国四大油料作物之一，在食用油脂供给与农业经济发展中占据不可替代的地位。然而，当前芝麻生产长期受青枯病和茎点枯病等土传病害威胁，加之品种抗病性弱、栽培模式粗放，导致产量和品质下降，严重制约产业高质量发展。微生物菌剂因兼具促生、抗病、改良土壤、绿色安全等优势，成为破解上述瓶颈的关键技术。

主要结果

（1）大田验证

本研究在江西省芝麻主产区开展规范化大田试验，设置对照（CK）与HTB处理组。结果显示，HTB对芝麻具有显著的促生增产效应，单株鲜重、根鲜重、单株蒴果数、每蒴粒数及籽粒重均大幅提升，小区产量达0.14±0.01 kg/m²，显著高于对照（图1）；在病害防控方面，HTB处理组青枯病发病率由8.74%降至4.79%，茎点枯病发病率由5.08%降至2.62%，相对防效稳定在45%~49%，可有效控制土传病害发生，保障芝麻稳产（图2）。同时HTB显著改善芝麻品质，单株总脂肪产量由1.55 g提升至3.84 g，增幅显著。

图1 微生物菌剂HTB处理对大田条件下芝麻生长指标的影响

图2 不同时期芝麻病害发病率和相对防效

（2）转录组分析：关键基因激活，脂肪酸合成通路显著上调

转录组分析显示，HTB处理后，抗病免疫相关基因如苯丙烷途径、类黄酮合成、病程相关蛋白基因显著上调、能量代谢相关通路高表达（图3）。此外，脂肪酸合成通路被显著富集，该通路中关键基因FabG显著上调，提升芝麻油脂合成能力（图4）。

图3 DEGs表达变化及GO和KEGG富集分析

图4  脂肪酸合成通路

（3）代谢组分析：抗病代谢物富集，光合与脂类物质显著积累

HTB处理后，芝麻中类黄酮、酚酸、生物碱等抗病抗氧化代谢物显著富集；糖类、氨基酸、有机酸等光合初级产物明显增加，为生长与产量提升提供物质基础；同时，脂肪酸、甘油酯等品质相关代谢物含量提高，与芝麻含油量提升直接相关（图5）。

图5 差异代谢物KEGG通路富集分析

（4）转录组与代谢组联合分析

为揭示内在调控机制，团队开展转录组与代谢组联合分析，结果表明HTB通过三大核心代谢通路实现“抗病+增产+提质”协同效应：一是激活类黄酮生物合成通路，关键基因CHI显著上调，短针松素、橙皮素等抗病代谢物大量积累，增强植株免疫与抗氧化能力（图6）；二是强化光合碳固定通路，rbcL/S、PRK、ALDO等关键基因高表达，丙氨酸、天冬氨酸等光合产物积累，显著提升光合效率（图7）。

图6类黄酮生物合成通路分析

图7光合碳固定通路分析

本研究系统揭示克里本类芽孢杆菌△PS04-17对芝麻的多功能调控效应，HTB微生物菌剂兼具防病、促生、提质三重核心效应，大田应用效果稳定可靠，为微生物菌剂在芝麻绿色生产中的应用提供了理论依据与技术支撑，对减少化学农药与化肥施用、推动油料作物绿色高质量发展具有实践价值。

图7 实验所用的菌剂以及获得的发明专利证书

作者介绍

华南农业大学植物保护学院硕士研究生廖思思为该论文的第一作者，舒灿伟副教授、江西省农业科学院植物保护研究所杨迎青研究员为通讯作者。本研究是专业型硕士研究生培养的实践和探索，将研究生的培养与生产实践和成果转化紧密联合在一起。

END