摘要：小麦作为全球 35% 人口的主粮，贡献了约 20% 的全球热量供应，其产量稳定对粮食安全至关重要。但长期以来，提高小麦产量过度依赖化肥，导致土壤退化、水污染等生态问题。在人口增长与气候变化的双重压力下，寻找绿色可持续的增产方案成为农业领域的迫切需求。植物促生根
小麦作为全球 35% 人口的主粮，贡献了约 20% 的全球热量供应，其产量稳定对粮食安全至关重要。但长期以来，提高小麦产量过度依赖化肥，导致土壤退化、水污染等生态问题。在人口增长与气候变化的双重压力下，寻找绿色可持续的增产方案成为农业领域的迫切需求。植物促生根际细菌（PGPR）作为天然 “生物肥料”，能通过多种机制促进作物生长，其中荧光假单胞菌因强大的适应能力和促生功能备受关注，但其具体作用机制仍待深入探索。安徽农业大学团队在《Microbiological Research》发表研究，揭示荧光假单胞菌 P34 通过调控小麦基因表达和重塑根际微生物，显著促进小麦生长，该成果于 2025 年 8 月正式接受。
团队聚焦荧光假单胞菌 P34，旨在解答两个核心问题：一是 P34 如何通过调控小麦基因表达直接促进生长；二是它如何通过改变根际微生物群落间接改善作物生长环境。最终揭示 PGPR 促进小麦生长的分子和生态双重机制，为优化生物菌剂应用、推动可持续农业提供理论支撑。
荧光假单胞菌 P34 通过调控小麦基因表达和重塑根际微生物，显著促进小麦生长
研究团队开展了 25 天的盆栽实验，将小麦分为两组：一组接种 P34 菌液，另一组用空白培养基作为对照。通过多维度技术解析 P34 的作用：
表型监测：测定小麦生物量（鲜重、干重）、根系形态（长度、分叉数）、叶片氮磷含量及根际土壤有效磷含量；转录组分析：利用 RNA-seq 技术筛选小麦根系中差异表达的基因，聚焦氮磷运输、碳水代谢、激素合成等关键通路；微生物组分析：通过 16S rDNA 和 ITS 扩增子测序，追踪根际细菌和真菌群落结构变化，识别关键微生物类群的增减。直接促生长：小麦长势全面提升接种 P34 后，小麦幼苗鲜重增加 39.6%、干重增加 29.7%，根系鲜重更是激增 84.1%，根系长度、分叉数分别增加 17.4% 和 23.6%。叶片氮含量提高 17.8%、磷含量提高 43.1%，根际土壤有效磷增加 14.5%，实现 “长势旺、养分足”。基因调控：激活作物 “生长引擎”
RNA-seq 发现 3166 个差异表达基因，其中高亲和力 nitrate 转运蛋白基因（NRT2.1）上调增强氮吸收，蔗糖合成相关基因激活提升能量供应，生长素合成基因（YUCCA2）上调促进根系发育，而脱落酸受体基因下调减少生长抑制，全方位激活小麦生长潜能。微生物重塑：打造 “友好微环境”
P34 显著改变根际微生物结构：有益菌如 Massilia（增加 496.6%）、Pseudomonas（增加 968.7%）富集，这些菌能辅助溶磷、固氮；潜在病原菌（如 Olpidium）减少 30% 以上。同时，细菌中与运动性、趋化性相关的通路激活，真菌中丛枝菌根真菌增加 30%，进一步强化养分吸收和抗病能力。
研究的突破在于整合了分子和生态视角：一方面明确了 P34 通过调控小麦关键基因直接促生的分子通路；另一方面阐明了其通过富集有益微生物、抑制病原菌间接改善环境的生态机制。这种 “双重调控” 模式为理解 PGPR 与植物 - 微生物互作提供了全新框架。
该研究为生物菌剂的实际应用奠定了坚实基础。未来，P34 有望作为核心菌剂制成生物肥料，减少化肥使用量，缓解土壤退化；其重塑根际健康微生物群落的能力，还能提升作物抗病性，降低农药依赖。在保障粮食安全的同时守护生态环境，为可持续农业提供 “减碳增效” 的新方案，助力实现农业生产与生态保护的双赢。
来源：农科最前线一点号