近日,南京農業大學沈其榮院士團隊在Science China Life Sciences發表綜述論文Bacillus velezensis SQR9: A model biofertilizer strain for beneficial plant root-rhizobacterium interaction,系統梳理了菌株SQR9的研究進展與應用價值。南京農業大學沈其榮院士和張瑞福教授為論文通訊作者,徐志輝教授和鐘山青年研究員孫新麗為共同第一作者。
一、生物防治機制。菌株SQR9能有效抑制尖孢鐮刀菌、黃萎病菌、立枯絲核菌等多種土傳病原菌。其關鍵在于豐富的“抗病武器庫”,包括多類抗菌活性物質、鐵載體、揮發性物質,以及誘導植物系統抗性等多重策略,共同構建穩固的根際防線。
二、植物促生機制。菌株SQR9具備多維度的促生潛力:分泌吲哚乙酸促進根系生長,并通過特定信號通路調控側根和簇生根發育;激活氮素吸收系統,提高植物對養分的利用效率;同時幫助植物抵御鹽脅迫,維持光合作用和細胞穩態。
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三、根系定殖機制。有效的根系定殖是植物促生菌發揮功能的前提。菌株SQR9在根際經歷芽孢萌發、趨化、黏附和生物被膜形成等階段。芽孢可長期存活,遇到根系分泌物迅速萌發并趨化至根;菌體借助黏附蛋白附著根表,并能夠耐受植物免疫反應;隨后在根表形成由多糖、γ-聚谷氨酸和胞外蛋白組成的生物被膜(Biofilm),通過信號系統協調群體行為,實現穩定定殖。生物被膜階段是根際定殖的核心,也是研究最深入的環節。
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四、根際微生物互作網絡。根際微生物互作直接影響定殖和功能發揮。菌株SQR9可調控微生物群落,提高兼容益生菌豐度、降低病原菌豐度,并施展競爭與合作策略:通過抗生素拮抗競爭者、通過鐵載體爭奪營養,同時與有益菌進行代謝互養和生物被膜協同。基于這些生態互作原理,可優化合成菌群設計,增強生防和促生功能。
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五、田間應用推廣。菌株SQR9的生物肥料在黃瓜、西瓜、番茄、梨等作物中表現出顯著效果:防控病害最高可達83%,產量提升12–70%,并能與化學防治協同發揮作用。肥料主要以菜籽餅、畜禽糞便、藻泥等有機廢棄物為原料,既支持菌體生長和根系定殖,又實現廢棄物資源化。截止2025年5月,中國已有20項SQR9相關發明專利,涵蓋菌株應用、微生物制劑、培養發酵技術、功能產物及廢棄物處理等領域。整體來看,菌株SQR9不僅為作物增產和病害防控提供示范,也為廢棄物高值化提供微生物平臺。
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