接種芽孢桿菌及其復合菌群對低磷脅迫下大豆生長及氮磷吸收的影響

DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2025.01.015

摘要：【目的】評價3株芽孢桿菌及其復合菌群的溶磷能力及促生效果，為開發微生物菌肥緩解大豆低磷脅迫和提高大豆產量提供理論依據。【方法】以3株芽孢桿菌嗜氣芽孢桿菌（Bacillus aerophilus，B1）、阿氏芽孢桿菌（Priestia aryabhattai，B2）、貝萊斯芽孢桿菌（Bacillus velezensis，B3）其復合菌群（B1+B2、B1+B3、B2+B3或B1+B2+B3）為供試菌劑，進行溶磷能力評價；進一步進行低磷脅迫盆栽試驗，設8個處理，分別為不接種對照（CK）、3個接種單一芽孢桿菌處理（B1、B2、B3）及4個接種芽孢桿菌復合菌群處理（B1+B2、B1+B3、B2+B3、B1+B2+B3），測定大豆的株高、干重、氮磷吸收量、葉片SPAD值、根系性狀（總根長、根表面積、根平均直徑、根系體積）以及根際芽孢桿菌豐度。【結果】3株芽孢桿菌及其復合菌群均具有溶磷能力，其中，復合菌群B1+B3溶磷能力最強。盆栽試驗結果表明，低磷脅迫下，所有接種處理均能顯著增加大豆的株高、地上部和根部干重、地上部和根部氮磷吸收量（Plt;0.05，下同），同時改善大豆的根系性狀。其中，接種B1+B3復合菌群的促生效果最佳，與CK相比，大豆株高顯著增加64.42%，地上部和根部干重分別顯著增加208.08%和209.68%，大豆總根長、根表面積、根平均直徑和根系體積分別顯著增加110.97%、284.93%、40.39%和361.69%，地上部和根部氮吸收量分別顯著增加94.41%和248.24%，地上部和根部磷吸收量分別顯著增加391.55%和436.04%。而與雙接種相比，接種B1+B2+B3復合菌群并無進一步的促生效果。此外，接種芽孢桿菌還相應地促進了其在大豆根際的定殖。【結論】在低磷脅迫條件下，接種3株芽孢桿菌及其復合菌群均對大豆生長有促進作用，并可提高大豆的氮磷吸收量。復合菌群B1+B3接種效果較佳，具有開發微生物復合菌肥的潛能。

關鍵詞：大豆；低磷脅迫；芽孢桿菌；復合菌群；促生效果；氮磷吸收

中圖分類號：S435.67文獻標志碼：A文章編號：2095-1191（2025）01-0169-11

Effects of inoculation with Bacillus strains and their syntheticmicrobial communities on the growth and nitrogen and phos?phorus uptake of soybean under low phosphorus stress

WANG Lin-ping，LAI Yi-wen，ZHOU Yi-fan，LU Xing，WANG Xiu-rong*

（Root Biology Center/State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources，SouthChina Agricultural University，Guangzhou，Guangdong 510642，China）

Abstract：【Objective】This study aimed to evaluate phosphate-solubilizing ability and growth-promoting effects of 3 Bacillus strains and their synthetic microbial communities，and thereby provide theoretical basis for developing microbial fertilizers to alleviate low phosphorus stress and increase yield in soybean.【Method】Three Bacillus strains B1（Bacillus aerophilus），B2（Priestia aryabhattai），B3（Bacillus velezensis）and their synthetic microbial communities（B1+B2，B1+B3，B2+B3，or B1+B2+B3）were firstly used as the tested strains to assess phosphate-solubilizing ability.Pot cul-ture with low phosphorus stress was further conducted with 8 inoculation treatments，which were the non-inoculation con-trol（CK），3 treatments of single inoculation with Bacillus strains（B1，B2，B3），and 4 treatments of inoculation with synthetic microbial communities of Bacillus strains（B1+B2，B1+B3，B2+B3，B1+B2+B3），to determine plant height，plant dry weight，nitrogen and phosphorus uptake，leafSPAD value，root traits（total root length，root surface area，average root diameter，root volume），and the abundance of Bacillus strains in the rhizosphere.【Result】Three Bacillus strains and their synthetic microbial communities exhibited strong phosphate-solubilizing ability.Among them，the B1+B3 combination exhibited the strongest phosphate-solubilizing ability.The results from pot culture showed that under low phosphorus stress conditions，inoculation with 3 different Bacillus strains and their synthetic microbial communities all sig-nificantly increased plant height，shoot and root dry weight，shoot and root nitrogen and phosphorus uptake（Plt;0.05，the same below），and improved root traits in soybean.Among them，the B1+B3 combination exhibited the most pronounced growth-promoting effect.Compared with CK，soybean plant height significantly increased by 64.42%，shoot and root dry weights significantly increased by 208.08%and 209.68%，total root length，root surface area，average root diameter and root volume of soybean significantly increased by 110.97%，284.93%，40.39%and 361.69%respectively.Meanwhile，shoot and root nitrogen uptake significantly increased by 94.41%and 248.24%，and shoot and root phosphorus uptake sig-nificantly increased by 391.55%and 436.04%respectively.However，the inoculation with B1+B2+B3 combination did not exhibit growth-promoting effects compared with co-inoculation of 2 strains.Additionally，the inoculation of Bacillus strains also accordingly promoted its colonization in the rhizosphere of soybean.【Conclusion】Inoculation with 3 Bacillus strains and their synthetic microbial communities all promotes soybean growth，and increases nitrogen and phosphorus uptake under low phosphorus stress.The B1+B3 combination demonstrates fine inoculation effects，indicating the pos-sible potential for developing synthetic microbial fertilizers.

Key words：soybean；low phosphorus stress；Bacillus；synthetic microbial community；growth-promoting effect；nitrogen and phosphorus uptake

Foundation items：National Key Research and Development Program of China（2021YFF1000500）

0引言

【研究意義】大豆（Glycine max L.）是世界上重要的糧食和油料作物。磷素是大豆生長發育必需的營養元素，大豆缺磷通常表現為植株生長遲緩，矮小、瘦弱、分枝少，結瘤固氮受到抑制，從而嚴重影響產量和品質（王樹起等，2009；魯劍巍，2012）。土壤中的全磷主要以難溶態的鈣、鋁、鐵磷酸鹽形式存在，難以被植物吸收利用，導致磷素成為許多地區作物生長的主要限制因子（楊松花等，2021；冶賡康等，2023）。農業生產上，通常采用施用化學磷肥的方式解決土壤缺磷問題。然而，施入的磷肥一方面在土壤中易被固定，當季利用率低；另一方面，磷肥的大量施用會導致土壤酸化和板結，還會被淋洗進入水體，造成環境污染（任海紅等，2008）。芽孢桿菌是一類常見的植物根際促生菌，能通過溶解作物難以直接吸收利用的土壤難溶性磷，進而增加作物根際磷素的有效性，提高作物對土壤中磷的利用效率（Zhou et al.，2016；羅莎莉等，2022）。因此，開發和利用具有溶磷能力的芽孢桿菌菌株，創制含有芽孢桿菌的微生物菌肥，不僅能有效減少化學磷肥的施用，還能提高大豆的磷肥利用率和產量，對于大豆產業的可持續發展具有重要意義。【前人研究進展】目前，對于芽孢桿菌的研究主要集中在單個菌株的接種促生效果方面。Han等（2006）研究表明，在缺磷的土壤中接種巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium），辣椒和黃瓜的磷吸收及利用能力均顯著提升，生長指標也有不同程度的增加。王雪菲（2019）研究發現，接種蠟狀芽孢桿菌（Bacillus cereus）對小白菜具有促生作用，可顯著提高小白菜的農藝性狀及植株磷積累量。Yasmeen等（2020）研究發現，接種地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）AP6能產生吲哚乙酸和生物膜，溶解無機磷，促進向日葵生長。張曉云等（2023）對多個來源的作物根際土壤進行解磷菌分離，篩選出的解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefa-ciens）菌株PHODG36表現出高效溶磷能力，對馬鈴薯幼苗有明顯的促生作用，馬鈴薯幼苗的株高、地上部鮮重和干重、根鮮重和干重比不接種對照分別提高178.3%、509.8%、396.9%、160.4%和146.4%。然而，在農業生產中，單一菌株的應用效果通常不夠穩定，在自然環境中的競爭力較差。近年來，復合菌群作為一種新興的微生物接種劑，為農業可持續發展提供了新思路（曲澤鵬等，2020）。Wang等（2021）研究表明，在大豆上接種復合菌群可顯著增加植株的氮磷吸收，促進大豆生長，進而提高產量。周芳芳等（2023）研究發現，復合菌群應用于農業生產中不僅能提高作物的產量和品質，還能改善土壤結構和養分狀況，減少作物對化學肥料的依賴。【本研究切入點】目前，由芽孢桿菌制成的微生物肥料替代化學肥料的可行性已被證實，表明其在農業生產中具有巨大的開發潛力（周佳新等，2024），但能緩解大豆低磷脅迫并促進大豆生長的芽孢桿菌菌株及其復合菌群的研究報道較少。【擬解決的關鍵問題】以前期篩選出的3株芽孢桿菌及其復合菌群為供試菌劑，采用培養基試驗進行溶磷能力評價，通過低磷脅迫盆栽接種試驗，從植株生長、養分吸收、根系性狀及根際芽孢桿菌豐度等方面探討3株芽孢桿菌及其復合菌群對大豆的促生效果，旨在為開發微生物菌肥緩解大豆低磷脅迫和提高大豆產量提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1供試菌株芽孢桿菌菌株為嗜氣芽孢桿菌（Bacillus aerophilus，B1）、阿氏芽孢桿菌（Priestia ary-abhattai，B2）、貝萊斯芽孢桿菌（Bacillus velezensis，B3）。B1分離自廣東省韶關市曲江區北約村（24°33′42″N，113°30′21″E）種植的大豆根際，B2和B3分離自廣東省韶關市曲江區黃葉屋村（24°39′21″N，113°35′10″E）種植的花生根際，均由華南農業大學根系生物學研究中心提供。

1.1.2供試大豆品種粵春03-3號，由華南農業大學根系生物學研究中心提供。

1.1.3供試培養基普通培養基（LB）：5 g酵母、10 g蛋白胨、10 g NaCl、15 g瓊脂（液體培養基不加），定容至1 L，調節pH至7.0，121℃滅菌20 min。無機磷培養基（PKO）：10 g葡萄糖、0.5 g（NH4）2SO4、0.3 g KCl、0.3 g MgSO4·7H2O、5 g Ca3（PO4）2、30 mg FeSO4·7H2O、30 mg MnSO4、0.5 g酵母、15 g瓊脂（液體培養基不加）、0.5%溴酚藍指示劑6 mL（液體培養基不加），定容至1 L，調節pH至7.0，121℃滅菌20 min。

1.1.4供試試劑0.5%溴酚藍指示劑。50%（v/v）HCl：量取50 mL濃HCl于50 mL ddH2O中，混勻。2 mol/L NaOH：稱取8 g NaOH溶于100 mL ddH2O中，混勻。二硝基酚指示劑：稱取0.25 g 2，6-二硝基酚溶于100 mL ddH2O中，于棕色瓶中保存；此指示劑的變色點約為pH 3，酸性時無色，堿性時呈黃色。鉬銻抗混合液：稱取10 g（NH4）6 Mo7O24·4H2O，溶于450 mL ddH2O中，加入153 mL濃H2SO4，然后稱取0.5 g C8H4K2O12Sb2，溶解于100 mL ddH2O，最后將2種溶液混合均勻，遮光保存備用。鉬銻抗顯色劑：100 mL鉬銻抗混合液+1.5 g左旋抗壞血酸（現用現配）。磷標準溶液：稱取0.2195 g KH2PO4置于105℃烘箱內烘干2h，先加入400 mL ddH2O，再加入5 mL濃H2SO4，定容至1 L，搖勻，即為50 mg/kg的磷標準溶液。

1.1.5供試營養液營養液為改良版大豆砂培1/2 Hoagland低磷（50μmol/L）營養液，配方如下：2500μmol/LKNO3，2500μmol/LCa（NO3）2·4H2O，80μmol/L Fe-EDTA（Na），4.5μmol/L MnCl2·4H2O，700μmol/L K2SO4，1000μmol/LMgSO4·7H2O，0.30μmol/LZnSO4·7H2O，0.16μmol/L CuSO4·5H2O，0.16μmol/L（NH4）6 Mo7O24·4H2O，20μmol/LH3BO3，50μmol/L KH2PO4。

1.2試驗方法

1.2.1芽孢桿菌溶磷能力測定溶磷能力定性鑒定：分別將芽孢桿菌B1、B2、B3及其復合菌群B1+B2、B1+B3、B2+B3和B1+B2+B3接種于PKO固體培養基上，37℃恒溫培養，在第7 d觀察菌株菌落及其周圍形態變化并拍照，有溶磷圈的菌株即具有溶磷能力。

溶磷能力定量檢測：對芽孢桿菌B1、B2、B3及其復合菌群進行溶磷定量檢測，吸取1 mL菌重懸液接種于20 mL PKO液體培養基的50 mL離心管中，3次重復，對照組接種等量無菌水，在37℃、180 r/min條件下搖床培養7 d。以1200 r/min離心5min后，吸取1 mL上清液于25 mL容量瓶，加2滴二硝基酚指示劑，用2 mol/L NaOH調節溶液至微黃色，再加入5 mL鉬銻抗顯色液，用無菌水定容至25 mL，反應30 min后，使用酶標儀測定880 nm處的吸光度，通過公式得出標準曲線，并換算得到相應的磷濃度（mg/L）。

1.2.2盆栽試驗于2023年在華南農業大學溫室大棚內進行盆栽試驗。采用單因素試驗，設8個處理，分別為不接種對照（CK）、3個接種單一芽孢桿菌處理（B1、B2、B3）、4個接種芽孢桿菌復合菌群處理（B1+B2、B1+B3、B2+B3、B1+B2+B3）。每處理4個重復，共32盆。

花盆和托盤用10%次氯酸鈉滅菌12h。稱取每袋1.5 kg的石英砂（粗砂∶中砂∶細砂=1∶2∶1）于滅菌鍋中以121℃、40 min滅菌2次（中間間隔24 h）。每盆加入375 mg難溶性Ca3（PO4）2（相當于純磷50 mg/kg）與石英砂充分混勻。挑選飽滿光滑、大小一致的大豆種子200粒，用10%次氯酸鈉消毒30 s，再用無菌水沖洗干凈，每盆播種3顆種子，深度2～3 cm。出苗后保留1株長勢一致的幼苗作為試驗材料。

分別將B1、B2、B3菌株置于LB固體培養基進行劃板純化培養，挑取單克隆置于裝有LB液體培養基的2 mL離心管中，在37℃、180 r/min條件下搖床培養1 d，再轉至裝有LB液體培養基的150 mL錐形瓶中，相同條件下培養至菌液OD600 nm為1.0，將菌液接種到幼苗根部，每盆每次接種6 mL菌液，不同菌株混接時，則等比例配制成6 mL菌液進行接種，共接種3次，第1次在大豆播種時，第2次在大豆出苗后，第3次在大豆間苗后。

花盆隨機擺放于溫室中，試驗期間每周澆1次低磷1/2 Hoagland營養液150 mL，其余時間澆無菌水保持砂子濕潤。

1.3測定項目及方法

播種45 d后收獲。收樣前1 d測定大豆的株高和葉片SPAD值。株高采用米尺測量，每個植株重復測量3次，取平均值；SPAD值采用SPAD-502葉綠素測定儀測量植株倒數第3片完全展開的葉片，每片葉片不同部位重復測量3次后取平均值。收獲時分別對地上部和根部取樣并稱重記錄，并對大豆根際的石英砂進行取樣，暫存于-80℃超低溫冰箱，稍后用于測定根際芽孢桿菌的豐度。利用日本Epson1460XL根系掃描儀進行根系掃描，再通過WinRHIZO根系掃描儀分析根系性狀，包括總根長、根表面積、根系體積和根平均直徑。地上部和掃描完的根系樣品置于烘箱中先以105℃殺青30min，再以75℃烘干至恒重，分別稱量地上部和根部干重。用磨樣機將樣品磨碎至粉末狀，采用H2SO4-H2O2法進行消煮，使用荷蘭Skalar San++連續流動分析儀測定大豆地上部和根部的氮磷濃度，并計算大豆地上部和根部的氮磷吸收量。

1.4 DNA提取與芽孢桿菌實時熒光定量PCR分析

使用FastDNA?SPIN Kit for Soil試劑盒（MP Biomedicals，美國）提取根際石英砂中的總DNA。使用1.0%瓊脂凝膠電泳檢測并用凝膠成像系統觀察DNA提取效果，使用NanoDrop 2000分光光度計（ThermoFisher Scientific，美國）檢測提取的DNA濃度。使用實時熒光定量PCR儀（Applied Biosystems 7500，美國）測定根際石英砂中芽孢桿菌的豐度。反應體系20.0μL：DNA模板2.0μL，10μmol/L上、下游引物各1.0μL，SYBR Green Master Mix 12.5μL，ddH2O補足至20.0μL。擴增程序：95℃預變性1 min；95℃15 s，60℃15 s，72℃30 s，進行40個循環。菌株B1引物（F：5'-GTGAGCCGTTACCTCAC CAA-3'，R：5'-TGAACCGCATGGTTCAAGGA-3'）、菌株B2引物（F：5'-ACGTAGTTAGCCGTGGCTTT-3'，R：5'-TCTCCTTCATGGGAGATGATTGA-3'）、菌株B3引物（F：5'-TGCTCCGTCAGACTTTCGTC-3'，R：5'-T GAACCGCATGGTTCAGACA-3'）。以含有3種目標基因的質粒進行5倍稀釋系列創建標準曲線。將每個樣品獲得的閾值周期值與標準曲線進行比較，以計算目標基因的拷貝數（Zhou et al.，2023；Papinet al.，2024）。

1.5統計分析

采用Excel 2019進行試驗數據的整理并繪圖；采用SPSS 26.0進行單因素方差分析和多重比較（Duncan’s法）。

2結果與分析

2.1芽孢桿菌溶磷能力定性和定量試驗

對不同芽孢桿菌及其復合菌群進行溶磷能力定性試驗，由圖1和表1可知，3株芽孢桿菌及其復合菌群均具有溶磷圈，表明均具有溶解無機磷的能力，其中，復合菌群B1+B3的溶磷圈直徑與菌落直徑的比值（D/d）最大，為1.70，顯著高于其他菌株及復合菌群（Plt;0.05，下同），表明復合菌群B1+B3的溶磷能力最強；定量檢測結果還發現，復合菌群B1+B3的溶磷量也最高，達102.07 mg/L，溶磷效果最好。

2.2接種芽孢桿菌及其復合菌群對低磷脅迫下大豆生長和生理指標的影響

2.2.1對大豆株高的影響由圖2可知，與CK相比，接種芽孢桿菌處理的大豆株高均顯著增加，其中，接種復合菌群B1+B3的大豆株高最高，其次為接種復合菌群B1+B2。與CK相比，接種B1、B2和B3菌株的大豆株高分別增加24.86%、33.92%和40.11%；接種復合菌群B1+B2、B1+B3、B2+B3和B1+B2+B3的大豆株高分別增加52.27%、64.42%、27.73%和31.49%。與接種單一菌株相比，接種復合菌群B1+B2和B1+B3顯著增加了大豆株高。與接種復合菌群B1+B2和B1+B3相比，接種復合菌群B1+B2+B3顯著降低了大豆株高。

2.2.2對大豆干重的影響由圖3可知，與CK相比，接種芽孢桿菌處理的大豆地上部和根部干重均顯著增加，其中，接種復合菌群B1+B3的大豆植株地上部和根部干重均最高。與CK相比，接種B1、B2和B3菌株的大豆地上部干重分別顯著增加97.52%、94.92%和136.29%，根部干重分別顯著增加104.97%、117.97%和151.94%；接種復合菌群B1+B2、B1+B3、B2+B3和B1+B2+B3的大豆地上部干重分別增加140.65%、208.08%、146.53%和133.24%，根部干重分別增加144.22%、209.68%、141.20%和135.63%。與接種B1菌株相比，接種復合菌群B1+B3顯著提高了大豆地上部和根部干重。4個接種復合菌群處理的大豆地上部和根部干重均無顯著差異（Pgt;0.05，下同）。

2.2.3對大豆葉片SPAD值的影響由圖4可知，與CK相比，接種B1和B3菌株的大豆葉片SPAD值分別顯著增加21.99%和14.86%，接種B2菌株對大豆SPAD值影響不顯著；接種復合菌群B1+B2、B1+B3、B2+B3、B1+B2+B3的大豆葉片SPAD分別顯著增加11.52%、10.62%、13.99%和10.08%。與接種B1菌株相比，接種復合菌群B1+B2、B1+B3顯著降低了大豆葉片SPAD值。4個接種復合菌群處理的大豆葉片SPAD值均無顯著差異。

2.2.4對大豆根系性狀的影響由圖5可知，接種芽孢桿菌對單株總根長、根表面積、根平均直徑、根系體積的影響存在差異。與CK相比，接種B1、B2和B3菌株的大豆總根長分別顯著增加80.71%、103.88%和109.63%，大豆根表面積分別顯著增加154.19%、193.79%和214.56%，接種B3菌株的大豆根平均直徑顯著增加15.39%，接種B2和B3菌株的大豆根系體積分別顯著增加145.89%和138.94%，但3個接種單一菌株處理間根系性狀指標差異均不顯著。與CK相比，接種復合菌群B1+B2、B1+B3和B2+B3的大豆總根長分別增加114.59%、110.97%和58.16%，大豆根表面積分別顯著增加214.27%、284.93%和147.15%，大豆根系體積分別顯著增加168.82%、361.69%和126.58%，接種復合菌群B1+B3和B2+B3的大豆根平均直徑分別顯著增加40.39%和17.41%。與CK相比，接種復合菌群B1+B2+B3的大豆總根長、根表面積、根平均直徑和根系體積分別顯著增加87.03%、186.75%、18.46%和155.81%。與接種B1菌株相比，接種復合菌群B1+B3顯著增加了大豆根表面積；與接種B1、B2和B3相比，接種復合菌群B1+B3顯著增加了根平均直徑和根系體積。與接種復合菌群B1+B3相比，接種復合菌群B1+B2+B3顯著降低了大豆的根平均直徑和根系體積。2.3接種芽孢桿菌及其復合菌群對大豆氮磷吸收的影響

2.3.1對大豆氮吸收的影響由圖6可知，與CK相比，接種芽孢桿菌處理的大豆地上部和根部氮吸收量均顯著增加。接種B1、B2和B3菌株的大豆地上部氮吸收量分別增加76.76%、85.25%和62.96%，根部氮吸收量分別增加107.36%、156.42%和167.48%；接種復合菌群B1+B2、B1+B3、B2+B3和B1+B2+B3的大豆地上部氮吸收量分別增加65.39%、94.41%、87.30%和41.12%，根部氮吸收量分別增加178.35%、248.24%、179.19%和151.88%。與接種B1菌株相比，接種復合菌群B1+B3的大豆根部氮吸收量顯著增加，其他單接種和雙接種處理的大豆地上部和根部氮吸收量差異不顯著。與接種復合菌群B1+B3、B2+B3相比，接種B1+B2+B3復合菌群顯著降低了大豆的地上部氮吸收量；與接種復合菌群B1+B3相比，接種復合菌群B1+B2+B3顯著降低了大豆的根部氮吸收量。

2.3.2對大豆磷吸收的影響由圖7可知，與CK相比，接種芽孢桿菌處理的大豆地上部和根部磷吸收量均顯著增加，其中，接種復合菌群B1+B3的大豆植株地上部和根部磷吸收量均最高。與CK相比，接種B1、B2和B3菌株的大豆地上部磷吸收量分別顯著增加108.11%、174.94%和116.60%，根部磷吸收量分別顯著增加66.87%、148.28%和182.50%；接種復合菌群B1+B2、B1+B3、B2+B3和B1+B2+B3的大豆地上部磷吸收量分別顯著增加226.50%、391.55%、233.23%和218.06%，根部磷吸收量分別顯著增加233.15%、436.04%、194.90%和191.67%。與接種單一菌株相比，接種復合菌群B1+B3顯著增加了大豆地上部和根部磷吸收量。4個接種復合菌群處理的大豆地上部磷吸收量均無顯著差異；與接種復合菌群B1+B3相比，接種B1+B2+B3復合菌群顯著降低了大豆根部磷吸收量。

2.4接種芽孢桿菌及其復合菌群對大豆根際芽孢桿菌豐度的影響

由圖8-A可知，與CK相比，接種B1菌株顯著增加了其在根際的豐度；與接種B1菌株相比，接種復合菌群B1+B2使根際B1的豐度顯著增加157.47%，而接種B1+B3和B1+B2+B3復合菌群對根際B1豐度的影響不顯著。由圖8-B可知，與CK相比，接種B2菌株顯著增加了其在根際的豐度；與接種B2菌株相比，接種復合菌群B1+B2使根際B2的豐度顯著增加324.39%，而接種復合菌群B2+B3和B1+B2+B3對根際B2豐度的影響不顯著。由圖8-C可知，與CK相比，接種B3菌株顯著增加了其在根際的豐度；與接種B3菌株相比，接種復合菌群B1+B3和B1+B2+B3分別使根際B3的豐度顯著降低87.58%和77.71%，接種復合菌群B2+B3對根際B3豐度影響不顯著。

3討論

3.1接種單一芽孢桿菌對低磷脅迫下大豆生長及氮磷吸收的影響

磷是植物生長必需的大量營養元素（林鄭和等，2010），土壤中存在大量的難溶性磷，而芽孢桿菌能將難溶性磷酸鹽轉化成植物可利用的磷（Patel et al.，2011）。研究表明，接種芽孢桿菌能增加植株對磷的吸收（Saxena etal.，2020），還能促進逆境條件下植株的生長（韋廷舟等，2023；梁振普等，2024）。本研究的溶磷能力試驗發現，3株芽孢桿菌及其復合菌群均具有溶解無機磷的能力，其中，復合菌群B1+B3的溶磷能力最強；低磷條件下的盆栽試驗結果發現，與不接種對照相比，接種單一芽孢桿菌均顯著增加了大豆的株高、地上部及根部干重，且大豆的地上部和根部磷吸收量顯著提高，表明芽孢桿菌具有較好的溶磷效果，且對低磷脅迫下的大豆植株具有促生長效果，與上述前人研究結果相似。此外，本課題組前期研究發現，這3株菌株也具有不同程度的固氮能力（羅莎莉，2023）。本研究中，接種3株芽孢桿菌也均增加了大豆植株的氮吸收量，且接種B1、B3菌株顯著提高了大豆葉片的SPAD值，可能是其固氮能力促進了大豆植株的氮吸收，改善了植株的氮營養狀況。

3.2接種復合菌群對低磷脅迫下大豆生長及氮磷吸收的影響

復合菌群是由2種或多種不同菌株構成的微生物群體，其中的各個菌株功能互補，在實際應用中較單一菌株具有更高的穩定性和顯著的接種效果（Andreote etal.，2014；Zhuang et al.，2021；Schmitz et al.，2022）。復合菌群的構建主要是將從自然界中分離出的多個菌株進行簡單混合或化學計量學方法優化，然后通過回接評價，構建出比單一菌株更具優勢的微生物組合（張秀雨等，2022）。本研究將前期試驗中篩選出的3個菌株組合成不同的復合菌群進行大豆接種，發現不同芽孢桿菌復合菌群對大豆的促生效果存在明顯差異。在低磷脅迫下，與接種單一菌株相比，雙接種復合菌群整體能進一步提高大豆的各項生長指標，其中以接種復合菌群B1+B3的大豆植株生長狀況較最佳，且接種復合菌群也顯著增加了大豆地上部的磷吸收量。已有研究表明，復合菌群的應用效果通常會優于單一菌株，因為土壤環境中的微生物種群結構越復雜，生態環境就越穩定，越易發揮微生物的作用（李阜棣，1996）。馬素娟等（2023）研究表明，與單一接種和雙接種相比，接種枯草芽孢桿菌（Bacillus subtili）、地衣芽孢桿菌及解淀粉芽孢桿菌的復合菌群對蒙古櫟幼苗生長的促進效果最佳。然而，在本研究中，與雙接種相比，接種復合菌群B1+B2+B3對大豆株高、地上部和根部干重、地上部和根部氮磷吸收量的促進效果不佳。該結果與上述前人研究結果存在差異，說明復合微生物菌群的應用效果并不是菌株數越多越好。不同芽孢桿菌處于同一生態位，在土壤中互相競爭或干擾，可能導致其穩定性較差，促生作用反而降低（楊臘英等，2024）。

3.3接種芽孢桿菌及其復合菌群促進大豆生長的作用機制

根系是植物吸收養分的主要器官，發達的根系能更好地探索土壤空間，增加與土壤顆粒的接觸面積，從而提高植物吸收養分的能力（Nielsen et al.，2001）。本研究中，與不接種對照相比，接種芽孢桿菌后大豆植株的根部干重及磷吸收量顯著提高，同時增加了大豆總根長、根表面積、根平均直徑和根系體積。該結果與前人關于人參（Tian et al.，2018）和百合（Khan et al.，2020）接種芽孢桿菌的研究結果類似，說明芽孢桿菌可通過改善根系形態構型來提高植物對磷的吸收。其中，接種復合菌群B1+B3對大豆的促生效果最好，且大豆的根平均直徑和根系體積較其他處理均顯著提高，表明復合菌群B1+B3對大豆的促生效果可能與其能促進根系生長有關。前人研究表明，芽孢桿菌能通過產生植物激素（如生長素等）來刺激根系生長（馬瑩等，2023）。本課題組前期研究也發現，芽孢桿菌B3菌株除了具有溶磷能力，還具有產吲哚乙酸的能力（羅莎莉，2023），這可能是接種復合菌群B1+B3能促進大豆根系生長的原因。

本研究中，與接種B1和B2菌株相比，接種復合菌群B1+B2促進了二者在大豆根際的豐度，表明B1與B2菌株間可能存在相互促進作用，與Hu等（2016）的研究報道相一致，即復合菌群中菌株的豐度比單一接種處理菌株的豐度高。然而，B1+B2+B3復合菌群中的菌株豐度與單一接種處理相比并無顯著增加。其原因可能是不同菌株之間存在競爭關系，不同菌株之間的聯合應用并非一定產生協同作用。此外，與接種B1菌株相比，接種復合菌群B1+B3對根際B1豐度的影響不顯著；與接種B3菌株相比，接種復合菌群B1+B3使根際B3豐度顯著降低，以上結果表明芽孢桿菌菌群內部存在著復雜的互作機制，接種復合菌群B1+B3可能不是主要通過增加根際芽孢桿菌豐度來促進大豆生長。

4結論

3株芽孢桿菌及其復合菌群均具有溶磷能力，其中，復合菌群B1+B3的溶磷能力最強。在低磷脅迫條件下，接種3株芽孢桿菌及其復合菌群均對大豆生長有促進作用。與不接種相比，接種芽孢桿菌可增加大豆的株高、地上部和根部干重，提高大豆的氮磷吸收量，同時改善大豆的根系性狀。其中，接種復合菌群B1+B3促進大豆磷吸收的效果較佳，具備開發微生物復合菌肥的潛能。

參考文獻（References）：

李阜棣.1996.土壤微生物學［M］.北京：中國農業出版社.［Li F D.1996.Soil microbiology［M］.Beijing：China Agri-culture Press.］

梁振普，賈俊卿，王秋云，代金平，蘇萍，張小霞.2024.檉柳根際喜鹽芽孢桿菌Bachu 85的分離及耐鹽促生功能鑒定定［J/OL］.河南農業大學學報，https：//link.cnki.net/urlid/41.1112.S.20240905.1042.002.［Liang Z P，Jia J Q，Wang Q Y，Dai J P，Su P，Zhang X X.2024.Isolation and identi-fication of salt-tolerant growth promoting ability of Halo-bacillus Bachu 85 from rhizosphere of Tamarix chinensis［J/OL］.Journal of Henan Agricultural University，https：//link.cnki.net/urlid/41.1112.S.20240905.1042.002.］

林鄭和，陳榮冰，郭少平.2010.植物對缺磷的生理適應機制研究進展［J］.作物雜志，（5）：5-9.［Lin Z H，Chen R B，Guo S P.2010.Research progress on physiological adapta-tion mechanisms of plants to phosphorus deficiency［J］.Crops，（5）：5-9.］doi：10.3969/j.issn.1001-7283.2010.05.002.

魯劍巍.2012.大豆常見缺素癥狀圖譜及矯正技術［M］.北京：中國農業出版社.［Lu J W.2012.Atlas and correction technology of common soybean deficiency symptoms［M］.Beijing：China Agriculture Press.］

羅莎莉，王幼娟，陸星，陳康，王秀榮.2022.耐鎘促生菌株的分離鑒定及對大豆的促生效應［J］.微生物學通報，49（8）：3137-3149.［Luo S L，Wang Y J，Lu X，Chen K，Wang X R.2022.Isolation and identification of cadmium-resistant and growth-promoting strains and their growth-promoting effects on soybean［J］.Microbiology China，49（8）：3137-3149.］doi：10.13344/j.microbiol.china.211187.

羅莎莉.2023.復合微生物菌群的構建及其對花生促生效果的研究［D］.廣州：華南農業大學.［Luo S L.2023.Con-struction of compound microbial communities and its growth promoting effect on peanut［D］.Guangzhou：South China Agricultural University.］

馬素娟，王宇，劉漢嶂，陳帥，劉志華，陸秀君.2023.接種芽孢桿菌對蒙古櫟幼苗生長的影響［J］.中南林業科技大學學報，43（6）：59-68.［Ma S J，Wang Y，Liu H Z，Chen S，Liu Z H，Lu X J.2023.Effects of Bacillus inoculation on the growth of Quercus mongolica seedlings［J］.Journal of Central South University of Forestry and Technology，43（6）：59-68.］doi：10.14067/j.cnki.1673-923x.2023.06.007.

馬瑩，曹夢圓，石孝均，李振輪，駱永明.2023.植物促生菌的功能及在可持續農業中的應用［J］.土壤學報，60（6）：1555-1568.［Ma Y，Cao M Y，Shi X J，Li Z L，Luo Y M.2023.Functions of plant growth-promoting bacteria and their application in sustainable agriculture［J］.Acta Pedo-logica Sinica，60（6）：1555-1568.］doi：10.11766/trxb2022 03160112.

曲澤鵬，陳沫先，曹朝輝，左文龍，陳業，戴磊.2020.合成微生物群落研究進展［J］.合成生物學，1（6）：621-634.［Qu Z P，Chen M X，Cao Z H，Zuo W L，Chen Y，Dai L.2020.Research advances in synthetic microbial communities［J］.Synthetic Biology Journal，1（6）：621-634.］doi：10.12211/2096-8280.2020-012.

任海紅，劉學義，李貴全.2008.大豆耐低磷脅迫研究進展［J］.分子植物育種，6（2）：316-322.［Ren H H，Liu X Y，Li G Q.2008.Progress of research on tolerance to low-phosphorus stress in soybean［J］.Molecular Plant Bree-ding，6（2）：316-322.］doi：10.3969/j.issn.1672-416X.200 8.02.019.

王樹起，韓曉增，喬云發，嚴君，李曉慧.2009.缺磷脅迫對大豆根瘤生長和結瘤固氮的影響［J］.大豆科學，28（6）：1000-1003.［Wang S Q，Han X Z，Qiao Y F，Yan J，Li X H.2009.Nodule growth，nodulation and nitrogen fixation in soybean（Glycine Max L.）as affected by P deficiency stress［J］.Soybean Science，28（6）：1000-1003.］

王雪菲.2019.解磷細菌YL6在小白菜植株中的定殖及促生機制研究［D］.楊凌：西北農林科技大學.［Wang X F.2019.Colonization and growth-promoting mechanism of phosphate solubilizing bacteria YL6 in Chinese cabbage［D］.Yangling：Northwest Aamp;F University.］doi：10.27409/d.cnki.gxbnu.2019.000008.

韋廷舟，文怡，王超，王爽，陳云，張澤穎，范清鋒，胡琬新，龍治堅，江世杰.2023.一株產IAA芽孢桿菌ST37對油菜的耐鹽促生作用［J］.江蘇農業科學，51（6）：210-215.［Wei T Z，Wen Y，Wang C，Wang S，Chen Y，Zhang Z Y，Fan Q F，Hu W X，Long Z J，Jiang S J.2023.Study on salt-tolerance and growth-promoting effect of an IAA-producing Bacillus ST37 on Brassica napus［J］.Jiangsu Agricultural Sciences，51（6）：210-215.］doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2023.06.029.

楊臘英，趙青云，周登博，郭立佳，周游，楊揚，郭志凱，汪軍，梁昌聰，黃俊生.2024.復合菌群接種劑在熱區農業可持續發展中的應用［J］.中國科學：生命科學，54（10）：1939-1953.［Yang LY，Zhao Q Y，Zhou D B，Guo L J，Zhou Y，Yang Y，Guo Z K，Wang J，Liang C C，Huang J S.2024.Application of microbial consortium inoculants in the sus-tainable development of tropical agriculture［J］.Scientia Sinica Vitae，54（10）：1939-1953.］doi：10.1360/SSV-2023-0299.

楊松花，石貴陽，王晶琴，楊通黎，馬秀國，陳竹.2021.低磷脅迫下大豆根系的適應性研究進展［J］.植物學研究，10（6）：797-808.［Yang S H，Shi G Y，Wang J Q，Yang T L，Ma X G，Chen Z.2021.Research progress on the adapta-bility of soybean roots under low phosphorus stress［J］.Botanical Research，10（6）：797-808.］doi：10.12677/BR.2021.106099.

冶賡康，俄勝哲，陳政宇，袁金華，路港濱，張鵬，劉雅娜，趙天鑫，王鈺軒.2023.土壤中磷的存在形態及分級方法研究進展［J］.中國農學通報，39（1）：96-102.［Ye G K，E S Z，Chen Z Y，Yuan J H，Lu G B，Zhang P，Liu Y N，Zhao T X，Wang Y X.2023.The forms and classification methods of phosphorus in soil：Research progress［J］.Chinese Agri-cultural Science Bulletin，39（1）：96-102.］

張曉云，叢蓉，于穩欠，郭慶港，李社增，馬平.2023.解淀粉芽胞桿菌PHODG36的解磷、促生及防治馬鈴薯黑痣病的功能分析［J］.河北農業大學學報，46（3）：83-90.［Zhang X Y，Cong R，Yu W Q，Guo Q G，Li S Z，Ma P.2023.Func-tional analysis of Bacillus amyloliquefaciens PHODG36 on phosphate-solubilizing，growth-promoting activity and control efficacy on potato black scurf［J］.Journal of Agri-cultural University of Hebei，46（3）：83-90.］doi：10.13320/j.cnki.jauh.2023.0046.

張秀雨，馬秀花，李瑋，沈碩.2022.芽孢桿菌復合菌群的構建及其對野燕麥除草活性研究［J］.南方農業學報，53（12）：3444-3452.［Zhang X Y，Ma X H，Li W，Shen S.2022.Construction of Bacillus compound flora and its herbicidal activity against Avena fatua L.［J］.Journal of Southern Agriculture，53（12）：3444-3452.］doi：10.3969/j.issn.2095-1191.2022.12.015.

周芳芳，李曉婷，湯利.2023.合成菌群促生抗逆功能的研究進展［J］.土壤，55（6）：1170-1175.［Zhou F F，Li X T，Tang L.2023.Growth promotion and stress resistance of synthetic microbial community：A review［J］.Soil，55（6）：1170-1175.］doi：10.13758/j.cnki.tr.2023.06.002.

周佳新，劉悅，徐偉慧，王志剛，陳文晶，胡云龍.2024.合成菌群對大豆根際和根內微生物群落的影響［J］.中國生態農業學報，32（4）：571-581.［Zhou J X，Liu Y，Xu W H，Wang Z G，Chen W J，Hu Y L.2024.Effect of synthetic microbial communities on rhizosphere and root-endophytic microbiota of soybean［J］.Chinese Journal of Eco-Agri-culture，32（4）：571-581.］doi：10.12357/cjea.20230496.

Andreote F D，Gumiere T，Durrer A.2014.Exploring interac-tions of plant microbiomes［J］.Scientia Agricola，71（6）：528-539.doi：10.1590/0103-9016-2014-0195.

Han H S，Supanjani，Lee K D.2006.Effect of co-inoculation with phosphate and potassium solubilizing bacteria on mine-ral uptake and growth of pepper and cucumber［J］.Plant，Soil and Environment，52（3）：130-136.doi：10.17221/3356-PSE.

Hu J，Wei Z，Friman V P，Gu S H，Wang X F，Eisenhauer N，Yang T J，Ma J，Shen Q R，Xu Y C，Jousset A.2016.Pro-biotic diversity enhances rhizosphere microbiome function and plant disease suppression［J］.ASM Journal，7（6）：e01790-16.doi：10.1128/mbio.01790-16.

Khan M S，Gao J L，Chen X Q，Zhang M F，Yang F P，Du Y F，Moe T S，Munir I，Xue J，Zhang X H.2020.The endo-phytic bacteria Bacillus velezensis Lle-9，isolated from Lilium leucanthum，harbors antifungal activity and plant growth-promoting effects［J］.Journal of Microbiology and Biotechnology，30（5）：668-680.doi：10.4014/jmb.1910.10 021.

Nielsen K L，Eshel A，Lynch J P.2001.The effect of phospho-rus availability on the carbon economy of contrasting com-mon bean（Phaseolus vulgaris L.）genotypes［J］.Journal of Experimental Botany，52（355）：329-339.doi：10.1093/jexbot/52.355.329.

Papin M，Philippot L，Breuil M C，Bru D，Dreux-Zigha A，MounierA，Le Roux X，Rouard N，Spor A.2024.Survival of a microbial inoculant in soil after recurrent inoculations［J］.Scientific Reports，14（1）：4177.doi：10.1038/s41598-024-54069-x.

Patel D K，Murawala P，Archana G，Kumar G N.2011.Repres-sion of mineral phosphate solubilizing phenotype in the presence of weak organic acids in plant growth promoting fluorescent pseudomonads［J］.Bioresource Technology，102（3）：3055-3061.doi：10.1016/j.biortech.2010.10.041.

Saxena A K，Kumar M，Chakdar H，Anuroopa N，Bagyaraj D J.2020.Bacillus species in soil as a natural resource for plant health and nutrition［J］.Journal of Applied Microbio-logy，128（6）：1583-1594.doi：10.1111/jam.14506.

Schmitz L，Yan Z C，Schneijderberg M，de Roij M，Pijnenburg R，Zheng Q，Franken C，Dechesne A，Trindade L M，van Velzen R，Bisseling T，Geurts R，Cheng X.2022.Synthetic bacterial community derived from a desert rhizosphere confers salt stress resilience to tomato in the presence of asoil microbiome［J］.Multidisciplinary Journal of Micro-bial Ecology，16（8）：1907-1920.doi：10.1038/s41396-022-01238-3.

Tian L，Shi S H，Ji L，Nasir F，Ma L H，Tian C J.2018.Effect of the biocontrol bacterium Bacillus amyloliquefaciens on the rhizosphere in ginseng plantings［J］.International Microbiology，21（3）：153-162.doi：10.1007/s 10123-018-0015-0.

Wang C H，Li Y J，Li M J，Zhang K F，Ma W J，Zheng L，Xu H Y，Cui B F，Liu R，Yang Y Q，Zhong Y J，Liao H.2021.Functional assembly of root-associated microbial consortia improves nutrient efficiency and yield in soybean［J］.Jour-nal of Integrative Plant Biology，63（6）：1021-1035.doi：10.1111/jipb.13073.

Yasmeen T，Ahmad A，Arif M S，Mubin M，Rehman K，Shahzad S M，Iqbal S，Rizwan M，Ali S，Alyemeni M N，Wijaya L.2020.Biofilm forming rhizobacteria enhance growth and salt tolerance in sunflower plants by stimula-ting antioxidant enzymes activity［J］.Plant Physiology and Biochemistry，156：242-256.doi：10.1016/j.plaphy.2020.09.016.

Zhou C，Guo J S，Zhu L，Xiao X，Xie Y，Zhu J，Ma Z Y，Wang J F.2016.Paenibacillus polymyxa BFKC01 enhances plant iron absorption via improved root systems and activated iron acquisition mechanisms［J］.Plant Physiology and Bio-chemistry，105（8）：162-173.doi：10.1016/j.plaphy.2016.04.025.

Zhou X G，Zhang J Y，Rahman M K U，Gao D M，Wei Z，Wu F Z，Andreote F D.2023.Interspecific plant interaction via root exudates structures the disease suppressiveness of rhi-zosphere microbiomes［J］.Molecular Plant，16（5）：849-864.doi：10.1016/j.molp.2023.03.009.

Zhuang L B，Li Y，Wang Z S，Yu Y，Zhang N，Yang C，Zeng Q Z，Wang Q.2021.Synthetic community with six Pseudo-monas strains screened from garlic rhizosphere microbio-me promotes plant growth［J］.Microbial Biotechnology，14（2）：488-502.doi：10.1111/1751-7915.13640.

（責任編輯：王暉）