種子生物引發處理研究進展

摘要：近幾十年來，微生物接種劑在可持續農業和生態系統恢復領域的使用激增，這種增長很大程度上歸因于對植物和微生物相互作用的研究的進步、農作物綠色防控的社會需求以及生態系統管理中對可持續戰略的需求。種子生物引發是近幾年來比較熱門的，用于提高種子活力及抗性的一種種子處理技術。采用種子生物引發技術可以促進種子萌發、提高萌發整齊度、提高幼苗抗性、改善營養狀況等，從而達到抗病增產的目的。對種子生物引發在不同作物中的應用效果進行了歸納總結，同時對今后的發展趨勢作出了分析，以期為種子生物引發技術的發展和推廣應用及綠色高效生產栽培技術的創建奠定基礎。

關鍵詞：種子生物引發；微生物；可持續農業；木霉菌；熒光假單胞菌

Study on Development of Seed Bio-Priming Treatment

GU Anping1，LU Xiaoling1，LI Yunchuan2

（1Nujiang Lisu Autonomous Prefecture Agricultural Technology Extension Center，Nujiang 673299，Yunnan；

2Hexi Township People’s Government，Nujiang 671403，Yunnan）

種子是農業的“芯片”，緊扣國家糧食安全，關系老百姓的飯碗。高質量的種子能大幅減少農業生產投入并有效提高生產效率。為了讓種子在田間最大限度地發揮自然潛力，人們開發了多樣化的種子增強技術，其中種子引發技術由于其環保、高效和低成本等優勢，受到種子研究者的廣泛關注。

1973年Heydecker等[1]首次提出種子引發概念，指通過可控條件（慢速定量吸水、逐步回干等）對種子進行不引起損傷的播前預處理技術。前人對種子萌發的生物學機制進行了研究并提出種子引發技術，該技術目的是促進種子發芽、縮短萌發時間、提高幼苗的抗性、改善其營養狀況。種子引發主要通過對滲透、溫度、氣體以及激素等的調節來提高幼苗抗逆性，對植物有多種促進作用。一是打破休眠，激活水解酶和參與儲備物質的酶；二是調節多種脅迫響應途徑的基因表達和蛋白質豐度，增強對干旱、鹽度、低溫、重金屬及納米顆粒脅迫的耐受性[2]；三是改變活性氧的積累，種子引發主要通過影響前體蛋白和抗氧化蛋白的基因表達和酶活性來促進活性氧的積累[3]；四是促進早期生長和提高根系探土面積，無論采用包衣還是丸粒化等種子增強技術，都能觀察到預處理種子的發芽速度加快。

種子引發方法主要有水引發、滾筒引發、滲透引發、固體基質引發、激素引發、化學引發、生物引發和膜引發等[4]，每種技術都有一定的優勢和局限性，選擇哪種特定的方法取決于植物種類、種子屬性和引發的目的。用于種子引發的引發劑可包括純水、多種合成化合物、鹽、細菌懸浮液、激素和天然代謝物等。近年來種子引發提高作物產量的研究主要集中在微量元素引發（鐵、鋅、砷和鈣等）、煙源化合物苷引發、水合靜電、磁場引發、等離子體引發、納米粒子引發、激素處理等方面，采用生物引發的報道較少。這些方法均有助于提高種子活力、發芽整齊度、幼苗活力，以及抵御非生物脅迫的能力，其中生物引發方法具有提高植物對生物脅迫抗性的額外優勢，因此受到越來越多研究者的關注。

1 種子生物引發

1.1 種子生物引發概述 生物引發是目前流行的一種種子處理方法，指用特定濃度的有益微生物對種子進行一段時間的預處理，隨后脫水回到初始狀態的過程。這一過程使微生物附著在種皮上形成生物膜并與胚根建立早期關系，從而形成抵御外部威脅的第一道防線，有效減少許多種傳和土傳病害對種子萌發的不利影響，使種子發芽更快、更同步。同時在種子吸脹過程中部分微生物能夠有機會被吸收到種子中，一些用作生物引發劑的細菌能夠在根際繁殖，進而對作物生長發育起到長遠的促進作用。相較于普通的引發方式，生物引發種子處理結合了生物（用保護性生物接種種子）和生理（種子水合）成分，可改善種子的生理、分子和抗逆功能，提高對非生物和生物脅迫的系統抗性[5-6]。

1.2 引發試劑類型

1.2.1 微生物引發劑 有益微生物（細菌和真菌）可直接添加到種子水合過程中，或者通過成膜劑包裹到種子上，這些微生物可以自由繁殖并在種子表面形成保護層，防止病原菌的侵害，并在播種后促進幼苗的生長和抗逆性。生物引發劑中最常用的微生物包括綠色木霉、哈茨木霉、熒光假單胞菌、枯草芽孢桿菌、固氮菌、放射農桿菌、灰綠鏈霉菌和沙雷

氏菌。

1.2.2 微生物代謝物 部分微生物產生的代謝產物有助于打破種子休眠，促進胚乳分解和胚細胞分裂，從而提高種子的萌發率和整齊率，還有部分微生物代謝產物如鐵載體、抗生素，可以抑制土壤中的植物病原體，并通過誘導防御反應抑制植物疾病。Alzandi等[7]利用熒光假單胞菌代謝產物作為生物引發劑誘導番茄植株對枯萎病的系統抗性，結果發現用熒光假單胞菌代謝物引發的種子茉莉酸含量、多種抗氧化酶的活性顯著高于對照，與細胞壁結合的過氧化物酶（POX）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性顯著增加，有助于細胞壁木質化，使其更堅固，不能被病原體穿透。也有研究表明，熒光假單胞菌通過次生代謝物拮抗病原菌和誘導寄主植物抗性基因表達兩方面的作用機制來防控果斑病，最高保護率為62.25%[8]，與其他生物制劑相比，熒光素對種子的營養和繁殖性能有明顯改善。

1.2.3 復合生物引發劑 在實際應用中，為了獲得更好的效果，往往會將多種生物引發劑或者多種引發方式聯合使用。例如，可以將有益微生物與植物激素或抗真菌物質結合使用，以同時提高種子的抗逆性和萌發率。前人研究證明，與單一微生物處理相比，微生物聯合體的應用可使宿主生長更快。Singh等[9]采用抗壞血酸、棘孢木霉BHU P-1和蒼白桿菌BHU PB-1對番茄種子進行生物引發，發現與用番茄尖鐮孢菌（FOL）進行單獨處理相比，聯合引發處理的植物中苯丙烷途徑（木質素沉積）更為活躍；抗壞血酸和拮抗微生物處理的組合在10d內顯著降低番茄植株的發病率至28%，降低了50個百分點。防御基因的轉錄表達分析證實，與水引發種子處理植物相比，在96h時，用抗壞血酸和蒼白桿菌聯合進行種子引發的處理中，苯胺裂解酶（2.1倍）、幾丁質酶（0.92倍）、發病機制相關蛋白（1.58倍）和脂氧合酶（0.72倍）上調。據報道，番茄種子經哈茨木霉和熒光假單胞菌的無菌過濾液等體積混合引發有利于提高種子活力、促進植株生長、增加植株體內的保護酶活性，從而提高番茄植株的低溫耐受性[10]。

需要注意的是，不同類型的種子生物引發劑具有不同的作用機制和效果，因此在選擇使用時需要根據具體作物和栽培條件進行綜合考慮。同時，為了確保生物引發劑的安全性和有效性，建議在使用前進行充分的試驗和評估。

2 種子生理生化變化

種子引發使種子在發芽的初始階段經歷第1個生化過程。如圖1，曲線對應標準發芽過程：種子在第1階段于合適的溫度和濕度下吸收水分，在第2階段生化過程被激活，并最終在第3階段開始發芽（根和下胚軸從種子中長出）。常用的引發技術是“給水控制引發”，原理是調節第2階段，使種子可以更加快速和整齊地發芽、提高種子在逆境下的發芽率、打破休眠、防止再次休眠、起到春化作用以及對種子進行修復。也就是說，種子在經歷萌發第2階段的一部分時被取出，然后緩慢干燥，該過程涉及將種子推進到發芽過程的相同階段，當播種時，一旦田地條件（溫度和濕度）適宜，第3階段就可以繼續，發芽會在更短的時間內發生，且出苗更均勻。

圖1 標準發芽過程與種子引發過程[11]

種子引發技術采用物理、化學或生物處理來提高種子質量，將種子保持在萌發的第2階段而不完全發芽，在這個過程中，種子內部會發生一系列的生理生化變化，包括誘導生化、分子和細胞反應，促進細胞修復機制，如DNA修復和過氧化物清除，這些機制是由核酸和蛋白質的合成、三磷酸腺苷（ATP）的產生等介導的，一旦代謝被激活，涉及的酶會產生聯合作用，淀粉、脂肪和蛋白質等大型儲存物質通過氧化呼吸轉化為糖，使其可被運輸和利用。Forti

等[12]的研究顯示，水引發和生物引發改善了苜蓿種子的發芽率和生長發育，在分子水平上表現為與DNA損傷修復有關的基因OGG1（8-氧代鳥嘌呤DNA糖基化酶）和FPG（甲酰胺嘧啶-DNA糖基化酶）上調，這表明種子引發處理有助于修復DNA損傷，有助于胚胎細胞重新開始細胞周期發育和DNA復制；在引發2h和4h時，參與抗氧化反應的抗壞血酸過氧化物酶（APX）和超氧化物歧化酶（SOD）基因在水引發種子中上調，且APX和SOD基因的表達更多地受到生物引發處理（4h水引發和芽孢桿菌BP1菌株組合）的影響。據推測，引發過程會激發氧化應激，從而產生活性氧，過氧化氫酶和超氧化物歧化酶的水平在引發過程中增加，是響應這種應激而合成的，可以保護細胞免受因自然發生的脂質過氧化而導致的膜損傷[13]。Hussain等[14]研究發現，生物引發種子含有高水平的抗氧化酶，如過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶、抗壞血酸等，有助于細胞防御系統的激活。

在水引發的基礎上，種子生物引發涉及將有益或有效微生物引入種子和根際環境，其生理生化表現機制具體包括：（1）溶解或調動土壤大分子和礦物質營養元素，增加氮的固定，為植物提供養分。（2）誘導產生植物激素。前人研究表明，采用里氏木霉ID11D引發處理種子可通過分泌激素或類激素代謝產物（主要是生長素前體吲哚乙酸或吲哚-3-乙醇）來誘導植物減少H2O2的含量并促使可溶性蛋白和脯氨酸含量增加[15]。（3）通過影響植物激素水平、誘導抗氧化酶產量增加、激活應激反應基因和促進代謝調整提高植物對抗高鹽、干旱、重金屬毒性和高溫應激的能力。例如，在玉米和小麥中施用哈茨木霉已被證明可以提高耐鹽度和耐旱性，并刺激生理和形態生長參數。研究表明，利用解淀粉芽孢桿菌對水稻種子進行生物引發，可通過產生生長素、脫落酸以及調節鹽脅迫條件下幾種基因的表達和生物合成來提高水稻對鹽分的耐受性并促進生長[16]。

在Pehlivan等[15]的研究中，里氏木霉ID11D生物引發后，在50mmol/L和100mmol/L的鹽脅迫下玉米的根干重分別增加了39.82%和33.33%。（4）通過抑制植物病原體和其他有害微生物來影響植物健康。有益微生物通過競爭根際內的養分和生態位或產生拮抗物質（如氰化氫、鐵載體、抗生素和抗菌代謝物）和溶解酶（如幾丁質酶、葡聚糖酶和蛋白酶），激活防御相關酶，并誘導植物對廣譜根和葉部病原體的系統抗性[17-18]。

3 生物引發的影響因素

3.1 引發劑 活性 引發劑的活性直接影響其引發效果。相關研究表明，微生物活性在種子早期發育階段中（例如發芽和初始幼苗生長）至關重要[19]。活性高的引發劑能夠更好地與種子天然微生物群落爭奪種子表面的空間，增加繁殖速度。微生物菌劑的濃度 生物引發劑的濃度直接影響其引發效果。濃度過低，種子表面無法形成有效的生物膜，導致微生物繁殖系數低、在種子上的定殖效率差等問題；濃度過高的引發劑可能對種子有毒害作用，根據前人的研究結果，一般認為微生物濃度在106～108cfu/mL引發效果較好。Singh等[9]分別測試了4個濃度的棘孢木霉BHU P-1和蒼白桿菌BHU PB-1，結果顯示棘孢木霉BHU P-1孢子劑量1×107cfu/mL對種子發芽最有效，發芽率最高（91.67%），蒼白桿菌 BHU PB-1細胞濃度1×108cfu/mL對引發最有效，發芽率最高（98.33%）。柳旭等[20]研究發現，用菌株BCR5處理扁穗雀麥老化種子的最優方法為時間72h、菌濃度1×107cfu/mL。滲透勢 通過有效控制滲透勢，使種子適度水合而不發生可見的萌發，是液體引發和生物引發處理的關鍵。滲透勢過低引起吸脹傷害，過高則影響種子水合作用，滲透勢參數因作物種類不同而有所差異。

3.2 引發時間和條件

3.2.1 時間 引發時間的長短對種子的萌發效果有顯著影響。過短的引發時間可能無法充分激活種子的生理機制，而過長的引發時間則可能導致種子老化或受到吸脹損害。一般情況下，引發時間隨微生物種類、菌濃度、溶液滲透勢以及植物種類而變化。研究表明，引發時間會對抗氧化酶活性和活性氧產生影響，比如用300μg/mL大蒜水提取物引發茄子種子4h有積極影響，但長時間暴露在相同濃度下會抑制種子發芽過程，并誘導幼苗發生氧化應激，導致丙二醛含量升高[21]。據報道，種子生物引發可提高青蘭種子的萌發、幼苗生長和精油產量，分別用多粘類芽孢桿菌（Bacillus polymixa）和圓褐固氮菌（Azotobacter chroococcum）進行種子引發，第13天時，用2類菌種接種10min、20min處理的種子發芽率分別為21.4%和11.6%、10.2%和1.8%，此時對照種子才開始發芽[22]。曲正[23]在油菜種子生物引發試驗中發現，隨著引發時間的增加，幼苗攜帶SsHADV-1（生防因子）的比率增加，引發時間為12h時幼苗攜帶率最高，為83.33%，顯著高于引發4h和8h。

3.2.2 溫度 溫度是影響種子萌發的重要因素之一。適宜的溫度能夠加快種子的新陳代謝速率，促進種子的萌發和生長，大多數種子在15～25℃引發效果較好。生物引發處理中，還需要結合生物菌劑適宜的繁殖溫度適當調節，過高的溫度可能導致種子膜系統和呼吸能力等被破壞，進而導致發芽速度降低，抑制幼苗生長和發育，降低對不利環境條件的耐受性，增加異常幼苗的比例[24]；而過低的溫度則可能抑制種子的生理生化反應，并且不利于微生物存活。研究證明，隨著引發溫度的增加，油菜幼苗攜帶SsHADV-1的比率不斷減少，引發溫度為20℃時幼苗SsHADV-1檢出率可達75.0%，顯著高于引發溫度為26℃的檢出率，但與23℃引發相比沒有顯著性差異[23]。

3.2.3 濕度 濕度對種子的吸水速率和萌發過程有重要影響。適宜的濕度條件能夠滿足種子萌發所需的水分，促進種子的正常萌發，保證種子生物引發的最終效果。

3.3 種子質量和一致性

3.3.1 作物種類和品種 不同作物、不同品種對生物引發劑的響應程度不同。一般認為淀粉含量高的種子吸水能力相較于蛋白質含量高的種子弱，高蛋白質和高油的親水性有助于種子吸收水分，在溫濕度高的情況下，種子生化反應速率加快，種子更容易產生吸脹損傷和劣變[25]。在大豆品種加速老化試驗中，在42℃高溫、95%高濕的雙重脅迫下，細菌處理在品種Atlas中的作用主要是積極的，而在品種Teona中的作用則相反，表明大豆品種Atlas與Teona對細菌處理的反應不同[19]。采用1×107cfu/mL

哈茨木霉孢子液預處理增加了玉米在低溫脅迫下的生理參數和出苗率，提高了根和葉的過氧化氫酶活性，不耐寒品種KSC703的根和葉的過氧化氫酶活性高于不耐寒品種AR68[26]。因此，在選擇生物引發劑時需要根據種子的品種特性進行選擇和調整。

3.3.2 種子一致性 種皮的性質和種子的大小是影響引發效果的物理限制因素，與較大的種子相比，較小的種子攜帶的引發劑較少，形狀一致且大小均勻的種子批，更有助于引發處理時提高出苗一致性的效果。

3.3.3 種子活力 高活力種子在引發后處于更高級的生理階段，幾乎處于第3階段，引發過程控制不好種子更容易變質。當低活力種子引發時，需要一定時間來修復代謝損傷，然后才能發芽，引發處理的效果會比較明顯。

3.4 引發后回干和貯藏 為了實現引發處理的最大潛力，需要嚴格控制前面討論的所有因素。在引發處理后，為了種子的商業應用，回干以及隨后的種子貯藏成為該技術的關鍵組成部分。水分含量的增加可能導致種子呼吸速率增加，從而產生熱量，其保質期也隨之縮短。為了便于應用，種子應在引發處理后緩慢回干到一定的濕度水平，以供播種前的貯藏。同時，貯藏的環境應干凈干燥，儲存時間不宜過久，不恰當的貯藏條件和持續時間可能會改變引發效果。

綜上所述，種子生物引發的影響因素是多方面的，需要在實踐中根據具體情況進行綜合考慮和調整。通過合理選擇生物引發劑、優化引發條件、控制貯藏的條件等措施可以有效提高種子生物引發的最終效果和在生產上的應用。

4 種子生物引發的作用效果

目前，生物技術工具正被用于補充傳統的作物生產管理，其中將有益微生物和植物的相互作用整合到農作物生產計劃中是提高產量的可持續解決方案。生物接種劑中使用的有益微生物可分為植物生長促進微生物（PGPM）或生物防治劑（BCA）[27]。PGPM大多分離于土壤、植物根際土壤，少部分為植物內生菌。根據其作用機制，還可分為固氮劑、磷酸鹽增溶劑、植物刺激劑、植物抗性誘導劑和植物病原體拮抗劑等[28]。如今，生物引發技術已在玉米、小麥、大豆、豌豆、茄子、番茄、紅花和向日葵等多種作物中顯示出積極效果，顯著提高了種子發芽率、幼苗活力、植株生長量和產量，用生物引發處理的種子培育出的幼苗通常更健壯，更能抵抗生物脅迫。此外，許多使用各種生物制劑進行生物引發的實例已顯示出對多種病原體，如鐮刀菌、黃萎病、炭疽菌、絲核菌和菌核菌的積極影響，一些生長繁殖快、抗逆性強的菌株，如土壤桿菌（Agrobacterium）、哈茨木霉（Trichoderma harzianum）和芽孢桿菌（Bacillus）、熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）是目前微生物制劑的研究熱點。

4.1 細菌生物制劑在種子生物引發中的應用 有益細菌有兩種類型，一種是共生聯合的細菌，另一種是存在于植物根區附近的自由生活細菌。從根際分離參與作物生產的細菌被稱為植物生長促進根際細菌（PGPR），這些有益細菌在農作物生產中得到了廣泛應用。在過去的幾十年中，人們已鑒定出多種PGPR屬，包括固氮菌屬、芽孢桿菌屬、節桿菌屬、假單胞菌屬、腸桿菌屬、鏈霉菌屬、伯克霍爾德氏菌屬、克雷伯氏菌屬和沙雷氏菌屬等，并且有研究表明，它們作為生物肥料和生物防治劑可提高不同作物的生長狀況和產量[29-31]。其中，熒光假單胞菌繁殖速度快，在植物根部適應性強，具有抑菌廣譜性，被廣泛應用在各種農業生產中，已成為近年來研究最多、最具價值的生防菌[32]。通過種子生物引發接種PGPR表現出協同效應，其主要作用是提高種子發芽均勻性，提高養分利用率，通過誘導防御相關蛋白、植物激素、抗氧化劑、多酚等的生物合成來提高植物免疫力[33]，從而促進植物的生長發育。

據報道，用芽孢桿菌、假單胞菌和微桿菌等內生細菌和根際細菌對小麥種子進行生物引發，可通過增強種子發芽、幼苗活力和鮮重來改善植物生長。Miljakovi等[19]利用大豆慢生根瘤菌（Bradyrhizobium japonicum）和巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）對大豆進行生物引發，芽孢桿菌處理的發芽率比對照提高3.5%、根長增加8.9%、地上部干重增加18.9%、幼苗活力指數提高12.5%，大豆慢生根瘤菌引發處理后，發芽勢提高3.4%、芽長增長8.2%；與對照相比，兩種細菌的聯合處理效果最好，幼苗活力指數提高48.5%，芽干重增加9.3%，異常幼苗減少2.8%，根干重的最高增幅

為70.2%。用PGPR聯合體（圓褐固氮菌Azotobacter chroococcum和生脂固氮螺菌Azospirillum lipoferum）進行種子生物引發顯著提高了大麥的干物質積累、千粒重（容重）、收獲指數、生物產量和籽粒產量[34]。

在某些情況下，即使在鹽脅迫下，種子引發也能通過提高α-淀粉酶活性來調節其生理生化狀態。研究顯示，在室內適宜條件下，解淀粉芽孢桿菌SNMB1引發處理種子能夠提高玉米種子活力，顯著提高種子的SOD活性及吸脹48h的α-淀粉酶活性，增幅分別為53.66%和41.84%；在鹽脅迫下，該處理也顯著提高了吸脹后期種子的α-淀粉酶活性，幼苗生長第7、14天的根系表面積分別增加了32.46%、9.68%，比水引發分別增加44.72%、8.48%；在禾谷鐮刀菌侵染脅迫下，SNMB1處理的種子受禾谷鐮刀菌侵染傷害最小，幼苗地上部干重分別比水引發和無處理增加了16.48%和12.30%[35]。在增強植物抗逆性方面，據報道，銅綠假單胞菌PAR對氟脅迫下番茄植物的種子萌發、根長、莖高、相對含水量、葉面積等性狀有顯著影響，在銅綠假單胞菌PAR處理的植株中，葉綠素含量增加，丙二醛水平降低，表明光合效率提高，氧化脅迫減輕；在10ml/L、

20ml/L、40ml/L和80ml/L的NaF脅迫條件下，脯氨酸含量比對照提高了209.25%～302.47%，可溶性糖含量比對照提高了141.12%～218.87%；同時，該菌株改變了過氧化氫酶、抗壞血酸、谷胱甘肽還原酶等抗氧化酶活性，以上均有助于提高幼苗的抗逆性[36]。

此外，種子生物引發處理具有修復老化種子的能力，有研究表明，植物根際促生菌BCR5與扁穗雀麥老化種子引發處理可降低丙二醛含量，一定程度上恢復種子活力，提高老化種子的發芽率，并促進胚根和胚芽的伸長[20]。

4.2 真菌生物制劑在種子生物引發中的應用 廣泛的生防真菌、促生長真菌通過與植物的相互作用而對植物生長起到促進作用，或是增強植物抵抗生物和非生物脅迫的能力，其中木霉屬（Trichoderma）是最常用的生防真菌，因為木霉菌對環境的適應性強，菌絲生長速度較快，能有效與病原菌競爭空間和養分，對植物病原菌（主要是真菌和線蟲）具有明顯的拮抗作用。木霉屬通常寄生在根表皮、外皮層和根際，是潛在的植物共生菌，也是重要的生物防治劑，且具有促生長、強拮抗力、高產多種酶和生態修復等作用，廣泛應用于農業、工業和生態環境領

域[37]，據報道，全球市場上大部分生物農藥都是基于木霉配方。

木霉屬真菌對作物有多方面的促進作用，一是對病害防治有明顯效果，如從魚腥草根際土壤中分離到的鉤狀木霉菌菌株ZQ202104的菌絲體、小分子代謝產物及揮發性成分對辣椒炭疽菌和薏苡黑粉菌均具有抑制作用，特別是對薏苡黑粉菌的生長抑制效果明顯[38]，將哈茨木霉INAT11應用于種子能夠降低黃萎病菌和禾谷鐮孢病的發生率[39]，并且哈茨木霉不但能有效防治菜豆炭疽病、棉花苗期立枯病，還有促進棉花、菜豆生長發育的作用[40]。二是對連作障礙有修復效果，生物炭與棘孢木霉（Trichoderma asperellum）均對連作障礙的修復有一定作用，有研究表明生物炭與棘孢木霉協同通過提高黃瓜初花期莖粗、株高、土壤速效鉀養分和盛果期土壤蔗糖酶活性以及黃瓜根腐病的防治效果來修復黃瓜的連作障礙[41]。三是促使生物量不同程度地增加，如利用哈茨木霉分生孢子拌施處理擬南芥和煙草種子后植株均出現不同程度生物量的增加[42]。四是提高生長參數，采用綠色木霉和叢枝菌根真菌處理洋蔥后不僅能提高洋蔥的鮮重、干重、根長、莖長和葉面積等生長參數，還能提高洋蔥葉片的葉綠素、類胡蘿卜素和總色素含量[43]。五是降低逆境脅迫的危害，利用哈茨木霉（Trichoderma harzianum）AK20G菌株作為生物防治劑，接種后可有效降低低溫、高鹽脅迫等不利影響，還能夠促進光合作用和生長速率[44]。六是激活防御系統，哈茨木霉在十字花科植物根部定植和誘導系統防御中起著關鍵作用，十字花科植物中Thkel1的過度表達通過誘導茉莉酸介導的系統防御來改善對病原體的反應，通過調節黑芥子酶活性促進根部定植，從而提高植物生產力[45]。有研究表明，用哈茨木霉進行種子引發可觸發接種霜霉病病原體的葡萄樹的防御反應，最高防病率可在第4天達82.9%；同時，防御酶（即苯丙氨酸氨裂解酶、過氧化物酶和1，3-葡聚糖酶）的活性上調，木質素、胼胝質和過氧化氫的積累在接種后12h開始增加，并在接種后24h達到最高[46]。

5 總結與展望

健康和高活力的種子是現代農業的基礎。盡管使用化學試劑進行種子處理是一種低劑量的農藥使用，但如今的種植者正在考慮如何在減少合成化學產品投入的同時減輕對環境的污染。因此，開發高效、低成本、環境友好且可持續的方法來改善田間和溫室條件下種子的健康和性能是很有必要的。有益微生物可以改善植物的健康和生產力，對環境的影響較小，其功效在很大程度上取決于應用技術。種子生物引發利用有益微生物來處理種子，在改善種子的生理功能方面表現出巨大的潛力，同時有可能提供一種安全、無污染和環保的疾病控制方式，此外，生物引發介導的分子和代謝重編程賦予植物抗逆性，改善植物健康、養分利用效率和田間生長，從而為持續提高作物產量提供一種創新的作物保護工具。

盡管生物引發在農業系統中有著光明的前景，但其在商業化和農民利用等方面仍處于起步階段。種子生物引發可以將有益微生物輸送到土壤和根際環境系統，使其定植于作物的新生根系，這也是一種將細菌應用于小種子作物的有效方法。然而，在種子處理和儲存期間保持種子表面的大量微生物是保留種子生物引發效果的主要限制條件，這關系著在商業化條件下微生物的升級和生產過程中保持產品的穩定性、有效性和質量。因此，實際應用中需要更好地了解微生物、種子和配方成分之間的相互作用，以開發功能性微生物接種劑。

新型種子處理技術的研究是作物保護市場中發展最快的領域之一，許多相關研究單位已基于長效保質期、有效微生物菌株、脅迫下的穩定性、應用于種子的簡便性和生產經濟性等因素，對各種作物品種的生物引發的功效性、可靠性和實用性進行有價值的改進。拜耳、先正達、巴斯夫、科迪華等全球大型種子、農資公司正在大力研發生物防治劑作為種子處理劑，這些產品也可為防止特定病原體提供相應的解決方案。盡管種子生物處理劑目前還無法取代化學種子處理劑，但其兼具保護環境、保護植物和促進植物生長等多重優勢，隨著全球對農產品安全的重視和對有機作物需求的增加，這些產品可能比化學產品在保護作物方面還具有生態優勢，在減少化肥、農藥對環境的污染和降低農業生產對環境的負面影響方面具有很大的潛力。

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（收稿日期：2024-07-26）