近日，江西省农业科学院植物保护研究所粮油作物植保创新研究团队在国际期刊《Food and Energy Security》上发表了题为《Potential mechanism ofPaenibacillus kribbensisin boosting sesame productivity and pathogen defense through metabolic reprogramming of Flavonoid and Carbon fixation Pathways》的研究论文。在芝麻绿色生产与微生物互作机制研究中取得重要进展。本研究以自主研发的克里本类芽孢杆菌微生物菌剂为材料，系统阐明其在大田条件下对芝麻促生、防病、提质的调控效应，并通过转录组与代谢组联合分析解析核心通路，为油料作物绿色高效生产提供技术支撑。
团队科研人员在江西省芝麻主产区开展规范化大田试验，设置对照与团队研发的微生物菌剂处理组。结果显示，与团队研发的克里本类芽孢杆菌微生物菌剂对芝麻具有显著的促生增产效应，单株鲜重、根鲜重、单株蒴果数、每蒴粒数及籽粒重均大幅提升。同时团队研发的克里本类芽孢杆菌微生物菌剂显著改善芝麻品质，单株总脂肪产量由1.55 g提升至3.84 g，增幅显著（图1）。调查结果显示，微生物菌剂对芝麻青枯病的相对防效在45%~49%（图2）。
图1：微生物菌剂对大田条件下芝麻生长指标的影响
图2：不同时期芝麻病害发病率和相对防效
为揭示内在调控机制，团队开展转录组与代谢组联合分析，结果表明微生物菌剂通过三大核心代谢通路实现″抗病+增产+提质″协同效应：一是激活类黄酮生物合成通路，关键基因CHI显著上调，短针松素、橙皮素等抗病代谢物大量积累，增强植株免疫与抗氧化能力（图3）；二是强化光合碳固定通路，rbcL/S、PRK、ALDO等关键基因高表达，丙氨酸、天冬氨酸等光合产物积累，显著提升光合效率（图4）。
图3：类黄酮生物合成通路分析
图4：光合碳固定通路分析
本研究系统揭示克里本类芽孢杆菌△PS04-17对芝麻的多功能调控效应，本团队研发的微生物菌剂兼具防病、促生、提质三重核心效应，大田应用效果稳定可靠，为微生物菌剂在芝麻绿色生产中的应用提供了理论依据与技术支撑，对减少化学农药与化肥施用、推动油料作物绿色高质量发展具有实践价值。
原文链接：https://doi.org/10.1002/fes3.70251
来源: 江西省农业科学院
