中国烟草总公司郑州烟草研究院研究生在碳纳米溶胶促进植物生长机制解析方面取得新进展

阿烟 • 2024年11月18日 07:37 • 香烟资讯

碳纳米溶胶（Carbon nanosol，CNS）是一种新型碳基纳米材料，在促进植物生长方面有着较大的应用潜力，然而其促生机制尚不明确。郑州院基因中心研究团队前期发现，在温室条件下CNS可以显著改善植物的根际微生物组（Journal of Nanobiotechnology，2023, 21:436）。为了深入解析CNS通过影响根际微生物组进而促进植物生长的调控机制，研究团队进一步开展了大田试验，相关研究论文“Manipulation in root-associated microbiome via carbon nanosol for plant growth improvements”近日在国际权威期刊《Journal of Nanobiotechnology》（中科院1区Top，影响因子10.6）在线发表。郑州院2021级硕士研究生程令通（现为浙江大学博士研究生）为论文第一作者，基因中心曹培健博士和金静静博士为论文通讯作者。

　　该研究通过高通量测序技术分析了大田环境中，在两种不同浓度CNS处理下，模式植物烟草根际和根内生微生物组的适应性变化。结果表明，CNS处理后土壤全氮和全磷含量显著升高，而有效磷含量和pH显著降低，土壤中蔗糖酶、β-1,4-木糖苷酶和多酚氧化酶活性均低于对照。微生物组分析显示，碳纳米溶胶处理不仅影响了根际微生物群落的结构和多样性，提高了微生物相互作用网络的稳定性，而且显著改变了有益微生物菌群的相对丰度，如鞘单胞菌、伯克霍尔德菌、青霉菌、菌丝疫霉菌和篮状菌等。为了验证潜在有益菌株的作用，从碳纳米溶胶处理的烟草根际样品中共分离出392株可培养细菌和44株可培养真菌。通过对碳纳米溶胶富集的菌株开展促生实验，筛选到具有显著促生效果的6株细菌和2株真菌，与植物共培养后，植株地上部和地下部生物量均显著高于对照。隔板促生实验显示，两株促生真菌通过挥发性有机物发挥促生作用。进一步的多组学分析表明，两株促生真菌可能通过激活植物中细胞壁形成、萜类合成和karrikin响应等信号途径调节植物的生长和发育。