全基因组测序揭示地衣芽孢杆菌 G41 促进赣南脐橙生长的潜力：绿色农业的新希望

《Annals of Microbiology》：Whole-genome sequencing uncovers the plant growth-promoting potential of Bacillus licheniformis G41, isolated from the rhizosphere soil of Gannan navel orange

为解决赣南脐橙果园因过度依赖无机肥料导致土壤质量下降的问题，研究人员开展了对植物根际促生菌（PGPR）地衣芽孢杆菌 G41 的研究。结果发现该菌株能产生吲哚 - 3 - 乙酸（IAA）等，促进脐橙幼苗生长。这为开发环保高效的微生物肥料提供了依据。

　　在赣南脐橙的种植领域，近年来遇到了颇为棘手的问题。赣南脐橙以其诱人的外观、鲜美的口感和丰富的营养价值，成为了柑橘类水果中的佼佼者，备受消费者喜爱。然而，长期以来果园过度依赖无机肥料，这一做法就像一把双刃剑，在为脐橙提供养分的同时，却逐渐侵蚀着土壤的健康。土壤质量不断下降，微生物群落失衡，保水保肥能力降低，脐橙的产量和品质也受到了严重影响，这不仅让果农们忧心忡忡，也对当地的脐橙产业构成了潜在威胁。为了寻找一种可持续的解决办法，让赣南脐橙重新焕发生机，江西理工大学的研究人员踏上了探索之旅。

研究人员将目光聚焦于植物根际促生菌（Plant Growth - Promoting Rhizobacteria，PGPR），这是一类活跃在植物根系周围的有益微生物，就像是植物的 “小卫士”，能够通过多种方式促进植物生长、维持土壤生态平衡。他们从赣南脐橙的根际土壤中成功分离出了地衣芽孢杆菌 G41（Bacillus licheniformis G41），并对其展开了深入研究。研究结果发表在《Annals of Microbiology》上，为解决赣南脐橙面临的困境带来了新的希望。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是土壤样本的采集与菌株分离纯化技术，从赣南脐橙果园不同区域采集土壤样本，经过一系列处理后分离出目标菌株。接着，采用 Salkowski 法、Payne 法等分别测定菌株产生吲哚 - 3 - 乙酸（IAA）、铁载体的能力以及解磷能力。同时，进行了盆栽实验，监测接种菌株对脐橙幼苗生长的影响。最后，运用全基因组测序技术，分析菌株的基因组成和功能。

研究结果主要包括以下几个方面：

1. 植物生长促进活性：通过实验测定，地衣芽孢杆菌 G41 展现出了强大的植物生长促进能力。在含有 L - 色氨酸（100mg/L）的 LB 液体培养基中培养 1 天后，其 IAA 产量达到 23.22±0.03mg/L；在 MSA 培养基中培养 2 天后，铁载体产量为 62.17±0.37%；通过钼锑抗分光光度法测定，其解磷能力为 100.18±5.87mg/L。
2. 对脐橙幼苗生长的影响：接种地衣芽孢杆菌 G41 的脐橙幼苗与对照组相比，生长态势明显增强。在株高方面，对照组脐橙幼苗平均高度为 55.7cm，接种组达到 65.8cm，增长了 18.13%；地上生物量对照组为 49.76g，接种组增加到 60.14g，增长了 20.86%；地下生物量对照组为 20.23g，接种组增长了 17.8%。此外，接种组的叶绿素含量和抗氧化酶活性也显著提高，叶绿素总量增加了 38.93%，超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、过氧化物酶（Peroxidase，POD）和过氧化氢酶（Catalase，CAT）活性分别提高了 28.64%、88.74% 和 134.97%。
3. 全基因组概述和系统发育分析：全基因组测序结果显示，地衣芽孢杆菌 G41 的基因组大小为 4,610,067bp，共有 21 个支架，平均 GC 含量为 46.17%，基因总数为 4,700 个，包括 82 个 tRNA 和 3 个 rRNA。通过对看家基因序列的分析，确定该菌株与地衣芽孢杆菌（GCF_000011645.1）的序列相似性高达 99.1%，并构建了系统发育树。
4. 菌株基因组的功能注释：将预测的 4,700 个基因与 COG、GO 和 KEGG 数据库进行比对，获得了相应的功能注释。在 COG 数据库中，3,779 个基因被分类到 23 个特定类别，其中碳水化合物运输和代谢相关基因最多。在 GO 数据库中，3,117 个基因被分配到生物过程、细胞成分和分子功能三大类。在 KEGG 数据库中，3,447 个基因被分为 6 个主要类别和 43 个次要类别，在环境信息处理和代谢途径中注释的基因较多。
5. 植物生长促进基因的挖掘：基因组测序发现地衣芽孢杆菌 G41 含有大量与植物生长促进特性相关的基因，共鉴定出 39 个功能基因，包括 9 个参与 IAA 生物合成的基因、11 个与铁载体生物合成和运输相关的基因以及 19 个参与磷循环的基因。

综合研究结论和讨论部分，地衣芽孢杆菌 G41 具有产生 IAA、铁载体和解磷的能力，通过盆栽实验证实其能够显著促进脐橙幼苗的生长，提高植株的生物量、叶绿素含量和抗氧化酶活性。全基因组测序进一步揭示了其相关功能基因，为其在农业生产中的应用提供了坚实的理论基础。这一研究成果表明，地衣芽孢杆菌 G41 有望成为一种高效、环保的微生物肥料，为赣南脐橙果园土壤质量的改善和脐橙的可持续生长提供新的解决方案，推动绿色农业的发展。同时，也为其他植物根际促生菌的研究和应用提供了重要参考，具有重要的理论和实践意义。