3討論
IAA是PGPR改善植物生長最自然和最直接的重要機制之一。蠟樣芽胞桿菌(B.cereus)So3Ⅱ和枯草芽胞桿菌(B.subtilis)Mt3b菌株通過分泌IAA促進植物生長和發(fā)育。在本研究中，通過轉錄組學發(fā)現(xiàn)，貝萊斯芽胞桿菌WB菌株上調了與IAA合成有關的基因，通過平板促生能力測定實驗發(fā)現(xiàn)，WB菌株具有分泌IAA的能力，且隨生長周期變化而變化，能夠持續(xù)有效地為植物提供促進生長的物質。這可能是WB菌株促進西瓜幼苗生長的原因之一。
圖9轉錄組和qRT-PCR基因驗證
纖維素酶能將纖維素分解為葡萄糖或植物可利用的物質，纖維素酶也是微生物能夠產(chǎn)生的特殊酶。纖維素是真菌細胞壁的主要成分，纖維素酶可以降解病原真菌的細胞壁，從而抑制病原真菌的生長，具有抵抗真菌疾病的能力。在本研究中，WB菌株可以在羧甲基纖維素鈉培養(yǎng)基上生長且具有明顯的透明圈，表明WB菌株具有產(chǎn)纖維素酶的能力。
N、P和K元素是植物生長和發(fā)育所需的重要營養(yǎng)物質。然而，土壤中不溶性的磷、鉀不能直接被植物利用。PGPR作為植物的有效轉換因子，可以將土壤中的不溶性養(yǎng)分分解成植物可以直接吸收的成分。蠟樣芽胞桿菌作為一種溶解鉀的細菌，可以溶解鉀長石中的鉀，從而促進馬鈴薯(Solanumtuberosum)的生長和產(chǎn)量。
Shen等從土壤中發(fā)現(xiàn)的3種PGPRs具有較高的固氮、解磷和解鉀能力，能夠促進土壤肥力和獼猴桃(Actinidia chinensis)的生長發(fā)育。此外，在接種假單胞菌PsA15和PsD6、多粘芽胞桿菌(B.polymyxa)BcP26和草分枝桿菌(Mycobacterium grasses)MbP18后，棉花(Gossypium hirsutum)和豌豆(Pisum sativum)的N、P和K含量明顯提高，顯著增加了植物的根和芽的生長。本研究中，WB菌株具有解磷、解鉀和固氮的能力；接種WB菌株后，西瓜植株的根長、株高、莖粗、根節(jié)數(shù)、根干重和地上部鮮重都明顯高于CK處理，可能與WB菌株具有解磷、解鉀和固氮能力有關。
與CK相比，WB4和WB6的西瓜植株在GO功能注釋中具有相同的10條DEGs注釋的途徑。推測WB菌株可能對西瓜植株有相對穩(wěn)定的影響。
與促進生長有關的3個信號通路，即半萜和三萜類化合物的生物合成、苯丙氨酸生物合成和植物激素信號轉導。在KEGG富集分析中也顯示出相同的結果。α-亞麻酸對茉莉酸(jasmonic acid,JA)的生物合成有重要影響，在本研究中，發(fā)現(xiàn)DEGs在α-亞麻酸代謝途徑中富集(圖7A)，并且有5個基因上調了1.20~2.88倍，其中有2個編碼13-脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)的基因，其余3個基因編碼加雙氧酶(dioxygenase,DOX)、氧化烯合酶(allene oxide synthase,AOS)和氧化還原酶，他們是JA生物合成途徑的關鍵基因。有研究發(fā)現(xiàn)JA在植物生長和發(fā)育中起著關鍵作用。在氧化烯合酶AOS和氧化烯環(huán)化酶(al‐lene oxide cyclase,AOC)的作用下，生成12-氧植物二烯酸(12-oxo phytodienoic acid,OPDA)，之后通過這些關鍵基因在生物體的不同細胞器中發(fā)生連續(xù)作用，最終生成JA，可見以上基因對合成JA起著至關重要的作用。西瓜植株應用貝萊斯芽胞桿菌WB菌懸液處理后，西瓜葉片JA的含量上調，說明貝萊斯芽胞桿菌WB通過調控JA生物合成途徑的關鍵基因表達和JA含量促進植株的生長和發(fā)育。
脂肪酸的延長和脂肪酸的生物合成途徑與植物生長促進有關。在WB6處理的KEGG富集結果中，發(fā)現(xiàn)6個DEGs富集在脂肪酸延長和脂肪酸生物合成途徑中。轉錄因子如MYB、NAC和ERF已被證明與植物促生長有關，并可通過轉錄調控機制在植物生長和發(fā)育中發(fā)揮作用。以上轉錄因子在經(jīng)WB菌株處理后也被上調。說明WB菌株可以通過上調與促生有關的信號通路和轉錄因子來促進西瓜植株的生長。
4結論
本研究利用平板實驗測定了貝萊斯芽胞桿菌WB菌株的促生能力，用WB菌懸液處理西瓜種子和植株，研究其對西瓜植株的促生效應，并用轉錄組學研究其促生機制。結果顯示，貝萊斯芽胞桿菌WB菌株具有產(chǎn)IAA、纖維素酶、解磷、解鉀和固氮的能力，能夠提高西瓜植株生長指標，并激活和上調了與植物促生長相關的信號通路和轉錄因子，促進了西瓜植株的生長。本研究為其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的進一步應用提供理論依據(jù)和支撐。
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