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PGPR对紫花苜蓿根腐病的抑制效应与机制探究

一、引言

1.1研究背景与目的

紫花苜蓿（MedicagosativaL.）作为全球广泛种植的优质豆科牧草，享有“牧草之王”的美誉。其蛋白质含量高，富含多种维生素和矿物质，不仅是畜牧业发展中不可或缺的优质饲料来源，对维持家畜的健康生长、提高畜产品质量具有重要意义；还具有强大的固氮能力，能够有效改善土壤肥力，提升土壤结构，增强土壤的保水保肥性能，促进后续农作物的生长和发育。此外，紫花苜蓿在保持水土、防止土壤侵蚀等生态保护方面也发挥着关键作用，有助于维护生态平衡，促进生态系统的稳定和可持续发展。

然而，在紫花苜蓿的种植过程中，根腐病已成为限制其产量和品质的重要因素之一。根腐病是一种由多种病原菌引起的土传病害，可侵染紫花苜蓿的根部，导致根部腐烂、植株生长受阻、产量下降，严重时甚至整株死亡。据相关研究表明，在我国部分地区，紫花苜蓿根腐病的发病率可高达50%以上，造成的产量损失可达30%-50%，给苜蓿产业带来了巨大的经济损失。

目前，紫花苜蓿根腐病的防治主要依赖于化学防治和农业防治等传统方法。化学防治虽然效果显著，但长期大量使用化学农药不仅会导致病原菌产生抗药性，降低防治效果，还会对土壤环境和生态系统造成严重破坏，影响农产品质量安全和人类健康。农业防治措施如轮作、合理密植、加强田间管理等虽然在一定程度上能够减轻病害的发生，但受环境条件和种植规模等因素的限制，难以从根本上解决问题。因此，寻找一种安全、高效、可持续的防治方法已成为紫花苜蓿产业发展的当务之急。

植物根际促生菌（PlantGrowth-PromotingRhizobacteria，PGPR）是一类定殖于植物根际土壤中，能够通过多种机制促进植物生长、提高植物抗逆性和抑制病原菌生长的有益微生物。PGPR具有种类繁多、分布广泛、作用机制多样等特点，能够产生植物生长激素、固氮、解磷、解钾等，改善植物营养状况，促进植物生长发育；还能通过竞争作用、拮抗作用、诱导植物系统抗性等方式抑制病原菌的生长和繁殖，减轻病害的发生。与传统防治方法相比，利用PGPR防治植物病害具有环保、安全、可持续等优点，符合现代生态农业发展的要求，已成为植物病害生物防治领域的研究热点。

本研究旨在探究PGPR对紫花苜蓿根腐病的抑制作用及其机制，通过筛选高效的PGPR菌株，为紫花苜蓿根腐病的生物防治提供新的方法和技术支持，促进紫花苜蓿产业的健康可持续发展。具体研究目标包括：一是筛选出对紫花苜蓿根腐病病原菌具有显著抑制作用的PGPR菌株；二是研究PGPR对紫花苜蓿根腐病的防治效果及其对紫花苜蓿生长和品质的影响；三是揭示PGPR抑制紫花苜蓿根腐病的作用机制，为其在生产中的应用提供理论依据。

1.2国内外研究现状

1.2.1PGPR在农业病害防治中的应用研究

PGPR在农业领域的应用研究由来已久，其在病害防治方面的作用机制多样且复杂，受到了广泛关注。早在20世纪80年代，科学家们就开始深入探究PGPR对植物病害的抑制作用。众多研究表明，PGPR可通过产生抗生素、铁载体、氢***酸（HCN）等抑菌物质来直接抑制病原菌的生长和繁殖。如荧光假单胞菌（Pseudomonasfluorescens）能够产生2,4-二乙酰基间苯三酚（2,4-DAPG）等抗生素，对多种植物病原菌具有强烈的抑制活性，有效降低了病原菌的生存和侵染能力，从而减少病害的发生。

在竞争作用方面，PGPR凭借其快速的生长繁殖速度和对营养物质及生态位的高效争夺能力，与病原菌竞争生存空间和养分。枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）能够迅速在植物根际定殖，占据病原菌可能侵染的位点，使病原菌难以获取足够的营养和生存空间，进而抑制其生长和侵染。这种竞争作用在土壤环境中尤为显著，为植物提供了一个相对安全的根际生态环境。

PGPR还能通过诱导植物系统抗性（ISR）增强植物自身的免疫力。当PGPR定殖于植物根际后，可激活植物体内一系列的防御反应信号通路，促使植物产生病程相关蛋白（PR蛋白）、植保素等防御物质，提高植物对病原菌的抵抗能力。例如，蜡样芽孢杆菌（Bacilluscereus）AR156能够诱导拟南芥合成亚麻荠素等植物抗毒素，通过激活相关基因的表达，增强拟南芥对多种病原菌的系统抗性，有效抵御病原菌的侵染。

在实际应用中，PGPR已被广泛应用于多种农作物的病害防治，并取得了显著成效。在小麦生产中，接种PGPR菌株可有效降低小麦纹枯病、根腐病等病害的发病率，提高小麦产量和品质；在番茄种植中，利用PGPR防治番茄青枯病、枯萎病等病害，不仅减少了化学农药的使用量，还提高了番茄的产量和果实品质，保障了