根内球囊霉(Rhizophagus intraradices)与菌根辅助细菌(Mycorrhizal Helper Bacteria, MHB)协同促进水培及土壤系统中多菌灵降解与大豆生长

《Plants》：Synergy of Rhizophagus intraradices and Mycorrhiza Helper Bacteria in Enhancing Carbendazim Degradation and Soybean Growth Under Hydroponic and Soil Systems

　　

摘要：大豆(Glycine max L.)是重要的经济作物、油料及工业原料，其生产常受病原菌侵染和农药残留制约。本研究探讨根内球囊霉(Rhizophagus intraradices)与菌根辅助细菌(Mycorrhizal Helper Bacteria, MHB)协同接种对丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF)定殖率、AMF孢子密度、根际细菌总数、大豆生长、根腐病指及多菌灵(carbendazim)残留的影响。研究人员采用完全随机设计(Completely Randomized Design, CRD)进行水培和水盆(pot)试验，每处理设5个生物学重复，生长30 d后随机取3个重复测定。结果表明：接种微生物制剂特别是菌根菌与细菌共接种可提高大豆生物量、降低病指并减少多菌灵残留。水培试验中，共接种组较单独多菌灵处理组植株增高64.28%、地上部鲜重增78.13%、地下部干重增109.09%，多菌灵残留降低71.84%。盆土试验中，共接种组多菌灵残留降低81.25%，根腐病指降低45.56%。相关性分析显示水培与盆土系统多菌灵降解量呈极显著正相关(p < 0.001)，表明降解功能跨环境稳定。根内球囊霉与MHB共接种可协同促进大豆生长、抑制根腐并加速多菌灵降解，为开发安全绿色大豆生产用功能微生物菌剂提供理论依据。

论文解读：《Synergy of Rhizophagus intraradices and Mycorrhiza Helper Bacteria in Enhancing Carbendazim Degradation and Soybean Growth Under Hydroponic and Soil Systems》发表于《Plants》

一、研究背景与立项依据

大豆(Glycine max L.)是全球重要经济作物，但大豆根腐病（主要由镰孢菌Fusarium、疫霉菌Phytophthora、丝核菌Rhizoctonia及腐霉菌Pythium等引起）导致严重减产。生产中常使用广谱苯并咪唑类杀菌剂——多菌灵(carbendazim)防治，但长期过量施用造成农药残留，威胁生态及人体健康。生物降解是环境友好型修复途径。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF)，特别是根内球囊霉(Rhizophagus intraradices)，可与植物建立共生关系促进养分吸收、诱导系统抗性并提高抗逆性；菌根辅助细菌(Mycorrhizal Helper Bacteria, MHB；本研究选用简单芽孢杆菌Bacillus simplex、巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium及人参食黄酮杆菌Flavobacterium ginsengisoli)能促进AMF孢子萌发、菌丝分支及根内定殖。目前R. intraradices与MHB共接种对大豆生长、根腐病防控及多菌灵残留降解的协同效应研究尚少，因此研究人员开展水培（消除土壤干扰）与盆土（模拟田间）双系统试验进行验证。

二、主要关键技术方法

研究人员以黑龙江主栽品种黑农48(Heinong 48, HN48)为供试材料，种子氯气灭菌后水琼脂萌发。AMF接种物为R. intraradices扩繁基质（土:砂:蛭石=5:2:3 v/v/v）；MHB为三株菌(LB培养、离心重悬、调至1×10⁸CFU/mL)等体积混合液。设置五组处理：空白对照(CK)、多菌灵处理(HD/PD)、多菌灵+R. intraradices(HRD/PRD)、多菌灵+MHB(HMD/PMD)、多菌灵+R. intraradices+MHB共接种(HRMD/PRMD)。水培采用改良Hoagland营养液，盆土试验用典型黑土(Mollisols)。完全随机设计各5个生物学重复(n=5)，培养30 d(V5期)后取3个重复测定。指标包括：AMF定殖率及结构（碱解酸品红法）、AMF孢子密度（湿筛蔗糖离心直接计数）、根际/根表细菌总数（平板涂布CFU计数）、大豆生物量（株高、茎粗、根长、鲜/干重）、根瘤数（挖掘计数）、根腐病指（0–5级分级计算）、多菌灵残留（HPLC检测，C₁₈柱，甲醇:水=55:45 v/v，λ=280 nm）。数据用SPSS 27.0做Duncan多重比较(p<0.05)，Spearman相关分析用GraphPad Prism 9。

三、研究结果

2.1 水培试验：AMF定殖、大豆生长及多菌灵残留

2.1.1 AMF定殖率与根际细菌总数

共接种组(HRMD)AMF定殖率及丛枝(arbuscule)率分别较单接AMF组(HRD)提高5.60%和122.89%(p<0.05)，泡囊(vesicle)率和菌丝(mycelium)率较低，表明MHB调控AMF向功能共生结构分化。HRMD组根表细菌总数达1.56×10³CFU/mL，显著高于HMD组(0.69×10³CFU/mL, p<0.05)，说明R. intraradices与MHB互作富集根际微生物。

2.1.2 大豆生物量

多菌灵处理(HD)抑制生长；单接AMF或MHB缓解抑制，共接种(HRMD)效果最优。相比HD组，HRMD组株高、茎粗、根长、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重分别提高64.28%、48.47%、16.07%、78.13%、23.59%、75.28%、109.09%(p<0.05)。

2.1.3 多菌灵残留

HD组残留最高，HRD、HMD、HRMD组较HD组分别降67.14%、64.15%、71.84%；共接种组降解能力最强，MHB单接略优于AMF单接。

2.2 盆土试验：AMF定殖、大豆生长及多菌灵残留

2.2.1 AMF定殖率、孢子密度与细菌总数

PD组AMF定殖率较PCK降4.58%；PRD、PMD、PRMD组较PD组分别升14.40%、24.80%、35.20%(p<0.05)，共接种最高。PRMD组AMF孢子密度较PCK和PD组分别高28.59%和34.92%(p<0.05)。PRMD组根际细菌总数较PCK和PD组分别增44.12%和51.55%(p<0.05)。丛枝率、泡囊率、菌丝率在接AMF组均显著高于非接组。

2.2.2 大豆生物量

PD组生物量显著低于PCK；PRD、PMD较PD有所提高，共接种(PRMD)提升最显著——株高、茎粗、根长、地上鲜重、地下鲜重、地上干重、地下干重较PD组分别增加35.78%、27.50%、28.07%、27.44%、40.08%、24.74%、45.00%(p<0.05)。

2.2.3 根瘤数与根腐病指

PRMD组根瘤数较PCK和PD组分别增22.30%和27.70%(p<0.05)。PRMD组根腐病指较PCK和PD组分别降52.57%和45.56%(p<0.05)。

2.2.4 多菌灵残留

PD组残留最高；PRD、PMD、PRMD组较PD组分别降80.38%、60.77%、81.25%，共接种组最低且PRD降解能力强于PMD（土体利于AMF发挥）。

2.3 水培与盆土试验相关性分析

水培与盆土多菌灵残留呈极显著正相关(p<0.001)，表明微生物降解功能跨系统稳定。盆土地上鲜重、AMF定殖率、孢子密度与水培泡囊率、菌丝率呈显著负相关(p<0.05)，反映不同栽培基质对AMF结构分化的调控差异。盆土AMF定殖率与水培细菌总数呈极显著正相关(p<0.001)，证实AMF–根际促生菌互作关系具环境稳定性。

四、讨论与结论总结（翻译结论部分）

水培与盆土试验中，R. intraradices与MHB共接种较单独多菌灵处理使水培大豆株高、地上干重、地下鲜重分别提高64.28%、75.28%、23.59%，水培多菌灵残留降71.84%，盆土降81.25%；盆土根腐病指较对照降52.57%。两系统相关性分析显示大豆生物量、病指及多菌灵残留具显著关联。R. intraradices与MHB共接种可协同促进大豆生物量积累、抑制根腐病发生并加速多菌灵消解。上述发现为开发促进绿色大豆生产的植物促生微生物菌剂(Plant Growth-Promoting Microbial Inoculants)提供理论基础。未来需通过大田试验验证该共接种策略在实际种植条件下的效能及环境适应性，并深入解析其作用机制以推动产业化应用与农业可持续发展。