编辑推荐：
为解决土壤缺锌及化学锌肥弊端，研究人员探究锌溶解菌（ZSB），发现其可促作物生长，助力可持续农业。
在农业的大舞台上，锌元素对植物的生长发育起着举足轻重的作用。它就像植物体内的 “万能钥匙”，参与了众多生理和生化过程，从酶的激活、蛋白质的合成，到光合作用、激素平衡的调节，再到帮助植物抵御各种生物和非生物胁迫，锌元素无处不在。然而，令人担忧的是，全球近一半的耕地土壤都存在锌缺乏的问题。这就好比植物生长的 “土壤粮仓” 中，锌元素这一关键 “粮食” 供应不足。
缺锌的土壤让植物们 “苦不堪言”。农作物会出现各种生长不良的症状，叶片发黄失绿（即 “失绿症”），叶片变小，形状也变得怪异，节间缩短，植株矮小，严重时叶片还会出现坏死斑点，果实和种子的发育也受到影响，产量大幅下降。不仅如此，锌元素的缺乏还会直接降低农作物的营养价值，影响人类健康。对于那些以植物性食物为主的人群来说，更容易出现锌缺乏相关的健康问题，如免疫功能受损、生长发育迟缓、认知功能障碍等。
为了解决土壤缺锌的问题，传统的方法是使用化学锌肥。但化学锌肥就像一把 “双刃剑”，虽然能在短期内提高土壤中锌的含量，让植物 “吃” 到锌，但长期使用却带来了一系列麻烦。它会对环境造成污染，增加生产成本，还会导致土壤肥力下降，破坏土壤生态平衡。在这样的背景下，寻找一种绿色、可持续的解决方案迫在眉睫。
印度、阿曼、沙特阿拉伯等多国研究人员携手合作，共同聚焦锌溶解菌（Zinc Solubilizing Bacteria，ZSB）这一神奇的微生物群体，开展了深入研究。他们的研究成果发表在《Plant Growth Regulation》杂志上，为解决土壤缺锌和实现可持续农业带来了新的曙光。
研究人员在开展这项研究时，用到了多种关键技术方法。在微生物研究方面，采用了微生物分离培养技术，从土壤中分离出 ZSB 菌株；利用原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP - OES）等技术，对锌含量进行定性和定量分析，以确定 ZSB 的锌溶解能力。在基因研究领域，运用了宏基因组分析技术，探究 ZSB 锌溶解的遗传机制；还利用 CRISPR - Cas9 基因编辑技术，对 ZSB 进行遗传改造，增强其性能 。
锌在植物营养中的关键作用
锌是植物生长不可或缺的微量元素，在植物体内扮演着多种重要角色。它作为超过 300 种酶的辅助因子，参与蛋白质合成、碳水化合物代谢、核酸合成等重要代谢过程。例如，碳酸酐酶含有锌，在光合作用中固定二氧化碳；超氧化物歧化酶依靠锌来清除活性氧物种（ROS），保护植物免受氧化应激。同时，锌还参与基因表达的调控，影响植物激素的平衡，对植物的生长发育和抗逆性至关重要。一旦植物缺锌，就会出现失绿症、叶片变小、节间缩短等症状，严重影响作物产量和质量。
锌溶解菌：可持续农业的新选择
ZSB 是一类能够将土壤中不溶性锌转化为植物可吸收形式的有益微生物。研究人员通过多种方法对 ZSB 进行鉴定，包括在含有不溶性锌化合物的选择性培养基上培养，观察菌落周围的溶解圈，以及利用生化和分子生物学方法进行确认。ZSB 溶解锌的机制主要有三种：一是产生有机酸，如柠檬酸、葡萄糖酸等，降低环境 pH 值，使不溶性锌转化为可吸收的 Zn2?；二是通过螯合作用，细菌分泌的有机分子与锌离子结合，形成可溶且稳定的复合物，防止锌沉淀；三是产生铁载体和其他微生物代谢产物，帮助锌的溶解和运输。
锌溶解菌对土壤健康的积极影响
ZSB 不仅能为植物提供锌，还对土壤健康有着多方面的贡献。在根际环境中，ZSB 与植物形成共生关系，与其他有益微生物相互协作，促进植物对养分的吸收。例如，根瘤菌属的 ZSB 既能固氮，又能溶解锌，为宿主植物提供丰富的营养。同时，ZSB 还能抑制土壤病原菌的生长，维持土壤微生物群落的平衡。ZSB 可以增强土壤酶的活性，促进土壤中有机物质的分解和养分循环。此外，ZSB 通过产生胞外多糖（EPS）和生物膜，改善土壤结构，增强土壤的通气性和保水性。
锌溶解菌在作物生产中的显著成效
大量研究表明，接种 ZSB 能够显著提高作物产量。在印度进行的小麦田间试验中，接种假单胞菌属和芽孢杆菌属 ZSB 的小麦，籽粒产量比未接种的提高了 20 - 30%；在孟加拉国缺锌土壤中种植的水稻，接种 ZSB 后籽粒产量提高了 25%。ZSB 还能提高作物的营养价值，如接种 ZSB 的小麦，籽粒锌含量增加 10 - 15%，蛋白质含量也有所提高；水稻接种 ZSB 后，籽粒锌含量增加 15 - 20%。此外，ZSB 对蔬菜作物的产量和营养品质也有积极影响，如接种假单胞菌属 ZSB 的番茄，果实产量增加 15%，锌含量提高。
锌溶解菌作为生物肥料的应用
ZSB 作为生物肥料，有着多种剂型，如液体、粉末和颗粒状。不同剂型各有优缺点，液体剂型易被植物吸收，但保质期较短；粉末剂型稳定性好，便于储存和运输；颗粒剂型则是缓释型的，适合大规模机械化应用。生物肥料的载体材料也很关键，泥炭、蛭石等有机和无机材料常被用作载体，它们能保护 ZSB，延长其保质期。ZSB 生物肥料还可以与传统肥料结合使用，提高养分利用效率，减少化学肥料的使用量，实现平衡的养分供应。同时，ZSB 生物肥料还能与其他生物肥料，如解磷细菌、固氮细菌等配合使用，发挥协同作用，提高土壤肥力和作物产量。
研究结论与讨论
研究表明，ZSB 在改善土壤健康和提高作物生产力方面具有巨大潜力。它们通过多种机制增加土壤中锌的生物有效性，促进植物生长，提高作物产量和营养品质，同时对土壤生态系统有着积极影响。然而，目前 ZSB 在实际应用中仍面临一些挑战，如田间表现不稳定、储存困难、受环境因素影响大以及相关法规限制等。未来，需要进一步开展研究，优化 ZSB 的配方和剂型，利用基因工程和纳米技术等手段提高其性能和稳定性。同时，还需要加强对 ZSB 与其他土壤改良方法协同作用的研究，评估其长期效果。政府和农业组织应提供政策支持和激励措施，提高农民对 ZSB 生物肥料的认识和接受度。相信随着研究的不断深入和技术的进步，ZSB 将在可持续农业中发挥更加重要的作用，为解决全球土壤缺锌问题、保障粮食安全和促进生态环境可持续发展做出更大贡献。
