解密稻田蓝藻菌株的分子诱导物：揭示其促进植物生长与根系定殖的潜力

　　本研究针对合成肥料带来的生态威胁，聚焦稻田蓝藻胞外产物（CEP）的植物促生机制。研究人员通过PROMETHEE-GAIA算法筛选出高效菌株Nostoc commune MBDU 101，利用LC-MS/MS鉴定出IBA、GA3 等植物激素及长链脂肪酸，并通过水培实验证实其显著提升玉米幼苗生物量（60-80%）和侧根发育。CLSM/SEM揭示了根系定殖特征，GC-MS解析了关键信号分子，为农业微生物制剂开发提供理论支撑。

　　

在追求农业可持续发展的今天，合成肥料过度使用导致的土壤退化与生态失衡已成为全球性难题。传统化学肥料虽能短期提升产量，却破坏了土壤微生物群落平衡，而具有固氮能力的蓝藻（Cyanobacteria）作为"天然生物工厂"，其分泌的活性物质可替代部分化肥功能。然而，不同蓝藻菌株的促生效果差异显著，关键活性成分与作用机制尚不明确，这极大限制了其农业应用。

针对这一科学瓶颈，来自巴拉蒂达桑大学的研究团队在《Algal Research》发表论文，系统评估了20株稻田蓝藻的植物促生潜力。通过多组学技术联用，首次揭示了Nostoc commune MBDU 101菌株胞外产物中植物激素与脂肪酸的协同作用机制，为开发生态友好型生物肥料提供了新思路。

关键技术方法
研究采用Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluation（PROMETHEE）和Graphical Analysis for Interactive Assistance（GAIA）算法对20株蓝藻进行多指标综合评价；通过Preparative High-Performance Liquid Chromatography（P-HPLC）和Liquid Chromatography-Mass Spectrometry（LC-MS/MS）分离鉴定活性成分；利用水培系统评估玉米（Zea mays L.）生长响应；结合Confocal Laser Scanning Microscopy（CLSM）和Scanning Electron Microscopy（SEM）观察根系定殖特征；采用Gas Chromatography-Mass Spectrometry（GC-MS）分析信号分子。

研究结果

Screening of cyanobacterial strains
以豌豆（Pisum sativum L.）为模型，发现Anabaena sp. MBDU 902使胚根/胚芽长度达4.59/1.75 cm，而Nostoc microscopicum MBDU 102促生效果更显著（胚根响应率60%，胚芽80%）。通过多参数决策分析，Nostoc commune MBDU 101因综合生长指标最优被选为后续研究对象。

分子鉴定与生物验证
LC-MS/MS在Nostoc commune MBDU 101的CEP中检测到Indole-3-butyric acid（IBA）、Gibberellic acid、IAA conjugates及C₁₆
-C₁₈
长链脂肪酸。琼脂斜面生物测定证实，这些物质可诱导花生（Arachis hypogaea L.）和辣木（Moringa oleifera Lam.）的根/芽再生。

水培系统验证
与对照相比，蓝藻共培养使玉米幼苗长度、生物量、叶面积分别提升35%、42%和28%，侧根数量增加2.3倍。CLSM显示菌丝沿根表形成生物膜，SEM观察到胞外多糖介导的紧密粘附。

信号通路解析
GC-MS在培养滤液中鉴定出棕榈酸（PA）和亚油酸（LA），前者通过抑制病原菌促进幼苗发育，后者通过调节膜流动性增强植物抗逆性。

结论与意义
该研究首次建立稻田蓝藻CEP组分-植物响应-根系定殖的完整证据链：1）PROMETHEE-GAIA算法可高效筛选优质菌株；2）CEP中的植物激素（如IBA）与脂肪酸（PA/LA）存在协同效应；3）定殖过程涉及物理粘附与化学信号双重机制。研究成果不仅为理解植物-微生物互作提供新视角，更为开发基于蓝藻的生物刺激素奠定了分子基础，对推动生态农业转型具有重要实践价值。