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为探究矮壮素（CC）与花生土壤细菌群落关系，研究人员开展实验，发现低浓度 CC 增多样性，高浓度则降低。
在农业生产的大舞台上，花生作为我国重要的油料作物，不仅是人们餐桌上的美味，更是植物油脂和蛋白质的重要来源。然而，花生在生长过程中，常常会出现 “疯长” 的情况，叶片变得肥大，田间密不透风，果针与地面的距离也不断拉大，这不仅延迟了果针入土，还严重影响了花生的产量和品质。
为了让花生 “规规矩矩” 地生长，人们想到了植物生长调节剂，其中矮壮素（Chlormequat chloride，CC）就是常用的一种。它不仅能调节植物生长，还能增强植株的抗倒伏能力，在粮食作物、蔬菜、水果等的生产中广泛应用，近年来也在花生种植中崭露头角。但随着可持续农业发展和生态健康理念的深入人心，矮壮素的潜在影响成为了科研人员关注的焦点。毕竟，土壤是农业生态系统的根基，土壤中的微生物就像一群勤劳的 “小卫士”，它们参与养分循环、分解有机物，还能抑制病原菌，对维持土壤健康和农作物生长至关重要。而矮壮素的使用，会不会打破土壤微生物群落的平衡，进而影响整个生态系统呢？
带着这些疑问，辽宁省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在了《BMC Microbiology》杂志上，为我们揭示了矮壮素与花生土壤细菌群落之间的神秘关系。
研究人员采用了多种关键技术方法。在田间实验方面，2023 年，他们在辽宁沈阳康平县小城子镇精心挑选了实验场地，这里属于温带大陆性季风气候，土壤是适宜花生生长的砂壤土。研究人员设置了 4 个处理组，包括一个不喷矮壮素的对照组（CK），以及分别喷施低浓度（D，50% CC 稀释 5000 倍，45 g ai/ha）、中浓度（M，50% CC 稀释 3000 倍，75 g ai/ha）、高浓度（G，50% CC 稀释 1000 倍，225 g ai/ha）矮壮素的实验组，每个处理设置 3 次重复。在花生生长的关键时期，进行矮壮素叶面喷施，并在规定时间采集花生根际土壤样本。随后，利用高通量测序技术，对土壤 DNA 进行提取和测序，深入分析土壤细菌群落的结构和功能。
土壤细菌群落丰富度和多样性分析
通过对测序数据的细致统计，研究人员发现，在施药 30 天后，12 个样本共获得 847,671 条原始序列，经过筛选得到 794,468 条有效序列，且每个样本的有效序列数都很可观。从稀释曲线来看，各组样本曲线趋于平缓，这意味着测序深度足够，数据可靠。
进一步分析发现，不同处理组的土壤细菌和微生物群落的操作分类单元（Operational taxonomic units，OTUs）数量存在明显差异。OTUs 数量从高到低依次为D>M>CK>G ，低浓度和中浓度的矮壮素能够增加花生微生物群落的 OTUs 值，而高浓度则会使其降低。在 Alpha 多样性方面，低浓度 CC 处理组的 Chao1、Shannon、Simpson 和 Pielou 指数显著高于其他浓度处理组，随着 CC 浓度的增加，这些指数呈下降趋势，这表明低浓度 CC 能显著提高土壤细菌的多样性和丰富度，高浓度则会降低。
土壤细菌和微生物群落组成分析
研究人员对土壤细菌群落的组成进行深入探究，发现前 5 大优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和芽单胞菌门（Gemmatimonadota）。随着 CC 浓度的增加，变形菌门的丰度相比 CK 下降，厚壁菌门和拟杆菌门的丰度则有所上升。在属水平上，不同处理组的优势菌属也有所不同，与 CK 相比，D、M、G 组的假单胞菌属（Pseudomonas）、极地单胞菌属（Polaromonas）和固氮弧菌属（Azovibrio）丰度降低，而黄杆菌属（Flavobacterium）丰度增加。此外，拉恩氏菌属（Rahnella1）在 D 和 M 组丰度下降，在 G 组却上升。
土壤细菌微生物群落物种差异分析
通过 LEfSe 分析，研究人员在不同分类水平上鉴定出 100 个细菌生物标志物，其中属水平上有 9 个。物种组成热图也直观地展示了不同处理组中优势菌属的差异。
代谢物功能预测
代谢途径分析表明，土壤细菌的代谢途径丰富多样，涵盖了核苷酸、萜类、聚酮类、氨基酸等多种物质的代谢。与 CK 组相比，D 组中萘降解和剪接体等途径呈正调控，多环芳烃降解途径呈负调控；M 组中其他多糖降解途径正调控，细胞凋亡和血管加压素调节水重吸收途径负调控；G 组中磷酸转移酶系统、细菌入侵上皮细胞等途径正调控，D - 精氨酸和 D - 鸟氨酸代谢、细胞凋亡和苯乙烯降解途径负调控。
综合研究结果，随着 CC 浓度的增加，Chao1、Shannon、Simpson 和 Pielou 指数呈下降趋势，说明低浓度 CC 能显著增加花生土壤细菌多样性和丰富度，高浓度则相反。同时，CC 浓度变化会引起土壤细菌群落结构改变，不同优势菌门和菌属的丰度发生变化，代谢途径也受到不同程度的调控。
这项研究意义重大，它为合理使用矮壮素提供了科学依据。在农业生产中，我们可以根据实际需求，选择合适浓度的矮壮素，在保证花生良好生长的同时，最大程度减少对土壤微生物群落的负面影响，维持土壤生态平衡。而且，研究人员也意识到本次研究的局限性，未来他们将进一步拓展研究，开展多季节花生种植或与其他作物轮作的研究，增加研究指标，如土壤酶活性、土壤理化性质、土壤线虫和放线菌群落等，为农业可持续发展提供更全面、更坚实的理论支持。<【不同浓度矮壮素对花生土壤细菌群落的影响：从结构到功能的深度解析】【为探究矮壮素（CC）与花生土壤细菌群落关系，研究人员开展实验，发现低浓度 CC 增多样性，高浓度则降低。】【花生 | 矮壮素 | 土壤细菌多样性 | 细菌群落结构 | Alpha 多样性 | Beta 多样性 | 代谢途径 | 土壤微生物 | 植物生长调节剂 | 高通量测序】【国内】【在农业生产的大舞台上，花生作为我国重要的油料作物，不仅是人们餐桌上的美味，更是植物油脂和蛋白质的重要来源。然而，花生在生长过程中，常常会出现 “疯长” 的情况，叶片变得肥大，田间密不透风，果针与地面的距离也不断拉大，这不仅延迟了果针入土，还严重影响了花生的产量和品质。
为了让花生 “规规矩矩” 地生长，人们想到了植物生长调节剂，其中矮壮素（Chlormequat chloride，CC）就是常用的一种。它不仅能调节植物生长，还能增强植株的抗倒伏能力，在粮食作物、蔬菜、水果等的生产中广泛应用，近年来也在花生种植中崭露头角。但随着可持续农业发展和生态健康理念的深入人心，矮壮素的潜在影响成为了科研人员关注的焦点。毕竟，土壤是农业生态系统的根基，土壤中的微生物就像一群勤劳的 “小卫士”，它们参与养分循环、分解有机物，还能抑制病原菌，对维持土壤健康和农作物生长至关重要。而矮壮素的使用，会不会打破土壤微生物群落的平衡，进而影响整个生态系统呢？
带着这些疑问，辽宁省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在了《BMC Microbiology》杂志上，为我们揭示了矮壮素与花生土壤细菌群落之间的神秘关系。
研究人员采用了多种关键技术方法。在田间实验方面，2023 年，他们在辽宁沈阳康平县小城子镇精心挑选了实验场地，这里属于温带大陆性季风气候，土壤是适宜花生生长的砂壤土。研究人员设置了 4 个处理组，包括一个不喷矮壮素的对照组（CK），以及分别喷施低浓度（D，50% CC 稀释 5000 倍，45 g ai/ha）、中浓度（M，50% CC 稀释 3000 倍，75 g ai/ha）、高浓度（G，50% CC 稀释 1000 倍，225 g ai/ha）矮壮素的实验组，每个处理设置 3 次重复。在花生生长的关键时期，进行矮壮素叶面喷施，并在规定时间采集花生根际土壤样本。随后，利用高通量测序技术，对土壤 DNA 进行提取和测序，深入分析土壤细菌群落的结构和功能。
土壤细菌群落丰富度和多样性分析
通过对测序数据的细致统计，研究人员发现，在施药 30 天后，12 个样本共获得 847,671 条原始序列，经过筛选得到 794,468 条有效序列，且每个样本的有效序列数都很可观。从稀释曲线来看，各组样本曲线趋于平缓，这意味着测序深度足够，数据可靠。
进一步分析发现，不同处理组的土壤细菌和微生物群落的操作分类单元（Operational taxonomic units，OTUs）数量存在明显差异。OTUs 数量从高到低依次为D>M>CK>G ，低浓度和中浓度的矮壮素能够增加花生微生物群落的 OTUs 值，而高浓度则会使其降低。在 Alpha 多样性方面，低浓度 CC 处理组的 Chao1、Shannon、Simpson 和 Pielou 指数显著高于其他浓度处理组，随着 CC 浓度的增加，这些指数呈下降趋势，这表明低浓度 CC 能显著提高土壤细菌的多样性和丰富度，高浓度则会降低。
土壤细菌和微生物群落组成分析
研究人员对土壤细菌群落的组成进行深入探究，发现前 5 大优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和芽单胞菌门（Gemmatimonadota）。随着 CC 浓度的增加，变形菌门的丰度相比 CK 下降，厚壁菌门和拟杆菌门的丰度则有所上升。在属水平上，不同处理组的优势菌属也有所不同，与 CK 相比，D、M、G 组的假单胞菌属（Pseudomonas）、极地单胞菌属（Polaromonas）和固氮弧菌属（Azovibrio）丰度降低，而黄杆菌属（Flavobacterium）丰度增加。此外，拉恩氏菌属（Rahnella1）在 D 和 M 组丰度下降，在 G 组却上升。
土壤细菌微生物群落物种差异分析
通过 LEfSe 分析，研究人员在不同分类水平上鉴定出 100 个细菌生物标志物，其中属水平上有 9 个。物种组成热图也直观地展示了不同处理组中优势菌属的差异。
代谢物功能预测
代谢途径分析表明，土壤细菌的代谢途径丰富多样，涵盖了核苷酸、萜类、聚酮类、氨基酸等多种物质的代谢。与 CK 组相比，D 组中萘降解和剪接体等途径呈正调控，多环芳烃降解途径呈负调控；M 组中其他多糖降解途径正调控，细胞凋亡和血管加压素调节水重吸收途径负调控；G 组中磷酸转移酶系统、细菌入侵上皮细胞等途径正调控，D - 精氨酸和 D - 鸟氨酸代谢、细胞凋亡和苯乙烯降解途径负调控。
综合研究结果，随着 CC 浓度的增加，Chao1、Shannon、Simpson 和 Pielou 指数呈下降趋势，说明低浓度 CC 能显著增加花生土壤细菌多样性和丰富度，高浓度则相反。同时，CC 浓度变化会引起土壤细菌群落结构改变，不同优势菌门和菌属的丰度发生变化，代谢途径也受到不同程度的调控。
这项研究意义重大，它为合理使用矮壮素提供了科学依据。在农业生产中，我们可以根据实际需求，选择合适浓度的矮壮素，在保证花生良好生长的同时，最大程度减少对土壤微生物群落的负面影响，维持土壤生态平衡。而且，研究人员也意识到本次研究的局限性，未来他们将进一步拓展研究，开展多季节花生种植或与其他作物轮作的研究，增加研究指标，如土壤酶活性、土壤理化性质、土壤线虫和放线菌群落等，为农业可持续发展提供更全面、更坚实的理论支持。
