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植物促生菌(PGPR)对生态健康的影响

Preeti耆那教徒的1＊——阿米塔·古普塔1， Preeti Chandukar2

1印度博帕尔，西霍尔，玛旁雍错环球大学生物技术系

2印度博帕尔职业学院生物技术系

*通讯作者:
Preeti耆那教徒的
生物技术系，
玛旁雍错环球大学，西霍尔，博帕尔，
印度,
电话:08871195206;
电子邮件: (电子邮件保护)

收到:2022年4月27日，稿件编号:jmb - 22 - 62044;编辑分配:5月02日-2022,Pre QCjmb - 22 - 62044 (PQ);综述:2022年5月17日jmb - 22 - 62044;修改后:2022年6月30日稿件编号:jmb - 22 - 62044 (R);发表:08- 7月2022,DOI: 10.4172/2320-3528.11.6.006

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摘要

在目前的情况下，由于人口增长，对食物和营养的需求增加了。由于工业化和城市化，只有非常小面积的生产性土地可用于维持生命过程。农业增长取决于过去几年土壤中微生物的数量。促进植物生长的根瘤菌已被证明是可持续农业最有效的工具。PGPR通过创造胞内和胞外的根环境来寻找碳源来发挥其作用。这些是在植物根部附近或周围发现的微生物。因此，PGPR的行动模式为农民和政府提供了新的希望，为不断增长的人口保持持续的粮食供应。PGPR作为一种生长促进剂，可增加磷酸盐的增溶性、铁载体的产生、生物固氮和植物激素(如吲哚乙酸、细胞分裂素和赤霉素)的分泌。PGPR是控制植物病原菌的重要火炮。它是生态友好的，有助于保持生态和经济平衡。 In the perspective of this, the review widens the scope of the use of PGPR as a green microbial consortium for greater agrobiology and sustenance especially in the areas, wherein paucity of facts on its use, implementation, and alertness of genetically modified organisms has long prevailed.

关键字

转变;土壤生物学PGPR;激素;Sideophore

简介

世界人口正在迅速增长，根据调查，到2060年，世界人口可能会达到100亿左右。然而，由于人口过剩，对粮食的需求在未来几年将会增加。不幸的是，粮食产量与人口增长成间接正比。由于工业化和城市化，可用的农业用地有限。因此，未来几年全球粮食生产必须取得进展[1］．20年代，绿色革命浮出水面th世纪带来了全球经济的繁荣。由于使用杂交种子和高产品种，粮食产量增加了几倍[2］．机械化农业是污染物的来源，其形式包括发电厂使用的化石燃料、灌溉过程中被农药污染的污水污泥以及化肥的过度消耗。这些做法不仅对土壤环境产生了令人难以置信的影响，而且还改变了帮助植物生长的微生物种群。3.］．通过在土壤中使用有利的微生物增肥剂的工程，在有限的农业空间内养活不断增长的人口，这具有减少农业实践相关困难的潜力[4］．利用有益微生物作为生物肥料是农学领域中一种生态友好的生物技术手段。植物促生菌(PGPR)可以作为一种有效的工具，在所有压力条件下提高作物产量。现在，为了在保持土壤质量的同时提高粮食产量，我们需要促进微生物的生长。虽然我们都知道，微生物是我们土壤的礼物;它们以独特的方式增加土壤的肥力。因此，根际微生物种群的生长是世界公认的。它是一种非常有用的生物制剂。它们在保持土壤肥力、提高植物产量、抑制植物病原体等方面发挥着至关重要的作用，为改善生态友好型可持续农业发挥着重要作用。

这是一项令人愉快的技术，可以提高作物产量，扩大可持续农业，并通过使用具有全球适用性的植物根菌实现商业化。植物的根释放出一些液体，我们称之为植物根分泌物。这种液体影响根周围的根际，以防止有害微生物的生长，并促进本系和近系植物的生长[5］．植物的根系由于在普通土壤中存在多种物种和微生物而变得复杂。植物通过多种机制对土壤条件和微生物做出反应，其中之一就是根系分泌物的分泌。这种分泌使植物在很大程度上影响根际，以及其中存在的生物。植物侧根分泌的有机化合物有助于大量微生物在根际周围聚集。根分泌物积极调节与根际无活性土壤区根杆菌的共生相互作用[6］．根圈——根圈是紧挨着根系的一层薄薄的土壤。这是一个人口密集的地区，在这里，根系与入侵的邻近植物根系竞争空间、水和矿物质养分，以及与细菌、真菌和昆虫等土传生物的正或负关系。根际是一个非常多产的区域，因为5%-21%的光合固定碳从植物转移到根际通过根分泌物[7］．根细菌是与根相关的细菌，对植物生长有有害、中性或有益的影响。这个名字来自希腊单词rhiza，意思是根。它们与许多植物形成共生关系，抑制有害微生物的产生，并具有生态位。它们可以(在内生微生物的情况下)在植物细胞内形成一个区域，在那里它们不必与任何其他微生物竞争(Antoun和Kloepper)观察到，一些根际细菌不仅使植物更强壮，而且保护它们免受病原体的侵害。这组细菌被称为植物生长促进菌(PGPR)。不同种类的细菌氮螺旋菌，芽孢杆菌，伯克霍尔德氏菌，克雷伯氏菌，假单胞菌等标识为PGPR。促进植物生长的细菌就像植物的繁荣，因为它们直接或间接地促进了植物的生长。PGPR有助于植物产生植物激素，提供生物固定氮，并通过无机磷酸盐的增溶作用帮助吸收磷。这是一种直接的方法，而间接方法涉及抑制不同病原体的生长，如细菌、真菌、原生动物等[8］．芽孢杆菌类细菌广泛存在于农业领域，以不同的方式预防病原体感染。有的直接通过改善土壤养分和刺激植物侵染中的防御机制来刺激植物生长。因此，它是对抗合成化学品的有力替代工具。假单胞菌而且芽孢杆菌可以很容易地在简单的介质中以低成本，在简单的有机化合物中生长，而不需要有机生长因子。近年来，在小麦生产中利用细菌技术对植物病原体进行生物控制取得了很大的成功。荧光假单胞菌经常从土壤和植物表面分离出来。一些细菌产生代谢物，与环境中的铁形成配体，从而使病原体无法获得铁。迄今为止，已在化学上确定了大量控制抗生素的疾病，如phenazines、吡咯型抗生素、热性化合物13和吲哚衍生物。

Pgpr类型

PGPR在不同方面对植物生长非常有用:促进植物生长的根际细菌更多地定殖在根际区域而非根际区域，这是因为根际分泌的氨基酸和糖等秘密液体是这些细菌丰富的能量和营养来源。有些根状细菌生活在植物的组织内，称为内生菌[9］．内生植物无处不在，几乎存在于所有的植物物种中。内生植物通常产生不同类型的植物激素，促进植物生长。因此，这些根菌是内生菌，定植在植物的内部组织中。它们可以把自己安置在根层或根内。因此，促进植物生长的细菌可分为细胞外植物生长销售根细菌(ePGPR)，可存在于根际、根平面或根皮层细胞之间的区域，细胞内植物生长销售根细菌(iPGPR)一般存在于根细胞中，呈结节状结构。像农杆菌，节细菌属，固氮菌，Azospirillum，芽孢杆菌，黄杆菌属，假单胞菌而且沙雷氏菌属属ePGPR，而Allorhizobium, Azorhizobium, Bradyrhizobium, Meso rhizobium为(iPGPR)的例子。它们属于根瘤菌科[10］．促进植物生长的根瘤菌是一个庞大的微生物群落。它们分泌某些物质，通过直接或间接的机制使植物生长。11］．这些根际细菌直接或间接地促进植物的生长和产量。直接促生机制有:(1)固氮;(二)磷的增溶;(iii)植物激素的产生，如生长素(吲哚乙酸(IAA))、细胞分裂素和赤霉素(iv)通过铁载体的产生固铁;(v)降低乙烯浓度微生物促进和提高植物养分的可利用性，并减少对化肥的需要[12］．固氮溶磷菌通过增加植物对氮、钾、磷的吸收，对植物营养具有重要意义。直接将促进植物生长的根际细菌施用于种子或植物，可促进植物生长[13］．植物生长的间接机制发生在PGPR减轻或防止对一种或多种植物病原体的不利影响时。这可以通过产生有害物质或诱导对病原体的抗性来实现[14］．

文献综述

PGPR的特点

含铁细胞生产:铁载体是在铁限制条件下产生的低分子量化合物，其中铁离子(Fe3 +)执行特定的活动。它作为铁(III)进入微生物细胞的通道。在根际，微生物吸收铁的可及性极为有限。为了生存，生物体会分泌铁结合配体叫做铁载体它能结合铁离子并为宿主提供铁离子。(铁3 +)变成(Fe)2 +)，然后与细胞内的铁载体分离。铁载体的产生是一种生物控制机制，因为在这个过程中，促进植物生长的根状细菌会剥夺其他微生物的铁。PGPR还利用铁载体从土壤中获取其他重金属，防止重金属对植物造成毒性。

吲哚型乙酸的生产

吲哚乙酸(IAA)是植物分泌的一种常见的植物激素，称为生长素。IAA通常是色氨酸的产物，色氨酸是一种由根分泌物分泌的氨基酸，是制造吲哚乙酸的主要变体，由几种微生物产生，包括植物生长促进菌(PGPR) [15］．这些细菌表现出各种特性，如产生植物生长调节剂(如生长素、赤霉素和乙烯)、铁载体、HCN和抗生素。这些根状细菌为了自己的利益而刺激宿主的生理过程。由于基质的丰富供应，它们分泌吲哚乙酸等次生代谢产物。吲哚乙酸在植物的根和茎的生长发育中起着重要作用。例如，它有助于根的伸长，生长出越来越多的根毛，从而促进水和矿物质从土壤中通过木质部的运输。IAA通过改变细胞的渗透浓度和透水性、特异性RNA和蛋白质的合成以及越来越多的细胞壁合成等条件，诱导细胞分裂、细胞伸长、组织分化、抑制腋芽。

磷酸溶解

磷(P)是继氮(N)之后植物生长所必需的另一种非常重要的营养物质，仅占植物干重的0.2% (w/w)。它在我们的生态系统中起着不可替代的重要作用。它有助于光合作用、呼吸、大分子生物合成、能量传递等过程;磷(P)在土壤中大量存在，主要有无机磷(Pi)和有机磷(Po)两种形式。然而，95% -99%的磷植物不能利用磷，因为磷以不溶性、固定化和沉淀的形式存在，土壤中磷的平均含量接近0.05% (w/w)。然而，只有0.1%的磷可以被植物利用。化肥中含有丰富的磷酸盐离子，植物可利用的磷酸盐离子极易与钙发生反应2 +、铁3 +，和艾尔3 +离子在土壤中形成不溶性磷酸盐盐复合物。植物从化肥中吸收磷的效率只有5-25%，导致土壤肥力下降。植物促生菌通过不同的行动计划，利用不可用形态的磷，通过溶解和吸收来满足植物对磷P的需求。PGPR的使用有助于维持土壤pH值，并在植物根际周围形成磷磷微区。这改善了土壤质量，加强了其他有益微生物的活性，如根瘤菌和木霉。因此PGPR的管理促进了营养元素离子的吸收。

Discuission

具有抗菌活性的次生代谢产物的产生

次生代谢产物是许多研究的主题，因为这些化合物表现出许多生物活性。这些药物包括抗菌、抗真菌、抗癌和抗炎活性。不同类型的次生代谢产物有生物碱、类黄酮、甲醇、单宁等。

PGPR的应用

有人指出，使用PGPR来改善作物生产，从而减少对化肥的需求，对维持作物非常有用。种子接种acc脱氨酶有助于降低植物体内乙烯水平。它促进植物在有压力的生物和非生物条件下的生长。根瘤菌可作为生物防治剂，保护植物免受各种微生物农药的侵害。它们就像控制重要经济作物杂草的一线希望。氰化氢(HCN)是由革兰氏阴性生控菌生产的抗生素。这些与主要作物一起生长的不受欢迎的植物因此被这些挥发性化合物抑制。因此，PGPR不仅提高了收获指数和蛋白质含量，而且降低了肥料用量，而且还表现出了差异互补能力。

结论

现代农业做法增加了作物产量，但也导致了许多其他相关问题，如土壤肥力耗竭、土壤盐碱化加剧、土壤和水污染、养分失衡、新病虫害的出现以及最重要的是环境退化。因此，为了维持地球上的生命，自然肥料被证明是农业不可分割的一部分。这种植物促生菌(PGPR)在目前的情况下可以有效地作为生物防治来提高作物产量。必须通过指导如何使这些生物肥料成为农业的固有组成部分来提高农民的意识。这些小小的努力可以改变他们的农业生产方式，减少环境污染，如减少温室气体的排放，如氧化亚氮(N2O)使地球变暖的程度是CO的300倍2促进植物生长的根际细菌有助于固氮和增磷，但必须尽快对植物生长的第三大必需营养素钾的增钾进行研究。因此，这些生物制剂是经济的，也将在农民中建立使用它们的信心。

参考文献

全球科技峰会