植物益生菌芽孢杆菌和对羟基杆菌对草莓果实生长、产量和抗氧化含量的影响外文翻译资料

 2022-12-30 11:11:39

植物益生菌芽孢杆菌和对羟基杆菌对草莓果实生长、产量和抗氧化含量的影响

原文作者 Mosaddiqur Rahman, Abdullah As Sabir, Julakha Akter Mukta1, Md. Mohibul Alam Khan, Mohammed Mohi-Ud-Din, Md. Giashuddin Miah3, Mahfuzur Rahmanamp; M. Tofazzal Islam

[摘要]：草莓是天然抗氧化剂的极佳来源，具有很强的清除自由基的能力。本研究以草莓果实为材料，研究了两种植物益生菌芽孢杆菌BChi1和对羟基杆菌BRRh-4对草莓果实生长、产量和抗氧化含量的影响。苗木(插秧)浸根，然后在叶面喷施两种益生菌，与未处理的对照相比，显著提高了果实产量(高达48%)。提高果实产量可能与较高的根和茎生长、单果重和总果重/植株以及应用于植物的益生菌产生的激素有关。有趣的是，接种BChi1和BRRh-4菌株的植物果实中酚类、类胡萝卜素、类黄酮和花青素的含量明显高于未接种的对照。两种益生菌处理草莓果实的总抗氧化活性也显著提高(plt; 0.05)。据我们所知，这是首次在田间条件下应用植物益生菌BChi1和BRRh-4显著提高草莓果实产量和品质。益生菌对草莓果实生长和品质改善的作用机制有待进一步研究。

近年来，含生物活性化合物的新鲜水果和蔬菜的消费量大大增加。一些证据表明这些生物活性化合物对人类健康有益。草莓(Fragariatimes;annanasa)是天然抗氧化剂的极佳来源，包括类胡萝卜素、维生素、花青素、酚类和类黄酮，具有清除自由基的能力。草莓中的主要酚类化合物，如黄酮类化合物，显示出高的抗氧化和抗癌特性。草莓中黄酮类化合物、黄酮醇和花青素的含量与总抗氧化能力直接或间接相关。这些次级代谢物水平的提高将为草莓消费者提供更好的健康益处。由于消费者对健康的关注和对环境的有害影响，不鼓励使用合成化学品来提高草莓果实的产量和次生代谢物的含量。因此，采用一种新的生态友好的方法来提高草莓果实的产量和品质是首选的方法。

植物益生菌是一种天然存在的与植物相关的微生物，能促进寄主植物的生长，包括产量，并可在适当的剂量下抑制疾病。促进植物生长的益生菌主要有芽孢杆菌、对羟基杆菌、假单胞菌、不动杆菌、碱性杆菌、节杆菌和沙雷菌属。它们通过产生植物激素、抗生素和溶酶、分解大气氮、溶解土壤矿质养分和诱导寄主植物的系统抗性，对寄主植物产生有益的影响。虽然在一些报告中已经描述过通过促进植物生长的益生菌来促进草莓的生长和产量，植物益生菌对草莓果实花青素、类胡萝卜素、类黄酮、总酚和抗氧化活性的影响尚不清楚。近年来，草莓果实中维生素C含量的提高主要是通过草莓根瘤菌的应用来实现的。我们最近开发了一个库有650种植物益生内生菌从孟加拉国不同的植物物种分离。其中一些细菌的应用显著提高了几种作物在营养不良条件下的生长和产量。我们对650种植物益生菌的筛选和现场测试帮助我们识别出了最多的益生菌有效隔离。其中，淀粉样芽孢杆菌BChi1和对羟基杆菌BRRh-4表现出多种促进植物生长的特性，包括磷的溶解、激素的产生和对主要植物病原的拮抗。通过系统基因组分析，从伯克霍尔德菌中分离出一个新的属。根据Burkholderia BRRh-4的16S rRNA基因序列，我们对其进行了系统发育位置的检测，并将其重新命名为urkholderia fungorum。考虑到这些植物益生菌在促进植物生长、产量和品质方面的潜力，本研究探讨了BChi1和BRRh-4对毡制草莓果实生长、产量和生物功能特性的影响。研究的具体目标是(i)的防治效果评估两个植物益生菌菌株BChi1和BRRh-4草莓的生长和果实产量,和(ii)确定这些益生菌的防治效果的内容总花青素、类胡萝卜素、类黄酮、酚和新鲜草莓水果抗氧化活动。

结果

植物益生菌对草莓生长和产量的促进作用。叶树冠特征。与未处理对照相比，应用益生菌显著(p lt; 0.05)提高了叶片长度(cm)、叶片宽度(cm)、叶片数/株数和冠层直径(表1)。BRRh-4处理组叶片长度最高(23.42 cm)，未处理组叶片长度最低(18.68 cm)。与叶长相似，各处理间叶宽也有显著差异。经BRRh-4处理的植株叶宽最高(14.15 cm)，未处理的植株叶宽最低(10.78 cm)。各处理草莓植株叶片数和冠层直径也有显著差异(表1)。BChi1处理的植株最高叶片数(18.21)/株，未处理的对照植株最低叶片数(13.84)/株。叶片数一致，冠层直径在各处理间也有显著差异。BChi1处理组冠层直径最高(33.75 cm)，未处理组冠层直径最低(29.12 cm)。

株高和根长。由于植物益生菌的应用，株高和根长也受到了积极的影响，并发生了显著的变化。BRRh-4处理的植株最高(20.50 cm)，而未处理的对照(18.58 cm)植株最低(图1)。株高相似，各处理间根长差异也显著(p lt; 0.05)(图1)。BRRh-4处理组的根长最高(23.5 cm)，未处理组的根长最低(19.25 cm)(图1)。

益生菌对新鲜和干燥生物量的影响。植物益生菌对草莓植株鲜、干生物量均有积极影响(表2)。BRRh-4处理的植株鲜重最高(220 g/株)，在统计学上优于其他处理;未处理的对照植株鲜重最低(134.5 g/株)。然而，由于植物样品的干燥，这种生物量的差异减少了。经BRRh-4处理的植株茎干重最高(49.6 g/株)，未处理的对照植株茎干重最低(30.7 g/株)。随着鲜重和干重的增加，益生菌的应用对草莓根鲜重和干重有显著影响(表2)。经BRRh-4处理的植株根鲜重最高(21 g/株)，未经处理的对照植株根鲜重最低(12.63 g/株)。BRRh-4处理的植株根干重最高(11 g/株)，而未处理的对照(7.2 g/株)植株根干重最低(表2)。两种植物益生菌对草莓根生长的促进作用无显著差异。

益生菌对水果产量的影响。益生菌对草莓果实产量的提高具有显著的促进作用，这与本研究草莓植株的几个重要生长参数一致。与未处理的对照相比，植物益生菌显著提高了草莓的单果重和单果产量。经过益生菌处理的植物(BRRh-4和BChi1)的单果重(g/果)和单株总果重(g/株)均高于未经过益生菌处理的对照植物(图2)。BChi1和BRRh-4处理植株的单果重(18.8 g/果)均高于未处理对照植株的16.1 g/果(图3)。BRRh-4处理草莓果实产量最高(467.8 g/株)，BChi1处理次之(453.0 g/株)，未处理草莓果实产量最低(316.6 g/株)(图3)。植物益生菌菌株BRRh-4和BChi1处理草莓果实产量差异不显著。处理后的BRRh-4和BChi1的果实产量分别比未处理的对照高48%和43%(图3)。

植物益生菌对草莓果实抗氧化含量和总抗氧化活性的提高。总花青素和类胡萝卜素。植物益生菌的应用显著提高了草莓果实中总花青素的含量。cyanidin-3-O-glucoside花青素含量最高(222.0毫克/100克水果)在草莓果实被记录在植物处理BRRh-4紧随其后BChi1 cyanidin-3-O-glucoside(187.47毫克/100克水果),统计不同从摘要控制cyanidin-3-O-glucoside(81.11毫克/100克水果)(图4)。益生菌菌株BRRh-4和BChi1处理草莓果实总花青素含量差异有统计学意义。与花青素相似，益生菌处理草莓果实中的类胡萝卜素含量也显著高于未处理草莓果实中的类胡萝卜素含量。处理过的BRRh-4 (7.71 mg叶黄素/g果实)果实中类胡萝卜素含量最高，与BChi1 (6.46 mg叶黄素/g果实)和未处理过的对照(2.82 mg叶黄素/g果实)果实中类胡萝卜素含量差异有统计学意义(图4)。

总类黄酮和酚类。与未处理对照相比，草莓果实总类黄酮含量随植物益生菌的施用而显著变化。植物接种菌株BRRh-4总类黄酮含量最高(751.81micro;g槲皮素/g水果)水果,虽然总类黄酮含量最低(501.03micro;g槲皮素/g水果)是记录在摘要控制(图5)。水果生产的植物处理BChi1有631.98micro;g槲皮素/ g总类黄酮水果,这是统计类似水果生产BRRh-4处理。与未处理的对照相比，应用植物益生菌也显著提高了果实总酚含量。成果产生的植物治疗BRRh-4总酚醛树脂含量最高(380.5micro;g没食子酸/ g的水果),这是统计BChi1类似于酚醛树脂含量(377.72micro;g没食子酸/ g水果)治疗(图5)。总酚醛树脂含量最低(317.08micro;g没食子酸/g水果)是记录在水果生产的摘要控制植物。

总抗氧化活性。为了评价植物益生菌对草莓果实抗氧化活性的影响，我们采用DPPH法测定了新鲜草莓果实的总抗氧化活性。DPPH法测定总抗氧化活性的结果为每克草莓果实中丁基羟基甲苯(BHT)当量。正如预期的那样,总在BRRh-4新鲜草莓水果的抗氧化活性最高(385.47micro;g二叔丁基对甲酚/g水果)其次是BChi1治疗(382.00micro;g二叔丁基对甲酚/g水果)(图5)。总抗氧化活动产生的水果治疗益生菌都是右派高于摘要控制(250.89micro;g二叔丁基对甲酚/g水果)。

讨论

目前全世界正在为可持续农业探索促进植物生长和虫害管理的替代方法。在作物生产中使用合成化学原料(化肥和农药)造成了环境和健康危害。这对草莓等鲜果作物来说更有意义。本研究通过两种植物促生长益生菌的应用，探索了一种促进草莓植株生长、果实产量和果实功能特性的绿色选择，并与未处理对照进行了比较。结果表明，与未处理的对照相比，BChi1和BRRh-4处理均显著提高了草莓果实的生长、产量、各种抗氧化成分和总抗氧化活性。虽然各种芽孢杆菌和对羟基杆菌的应用促进了植物的生长，但本研究首次证实了这两种植物

益生菌BChi1和对羟基杆菌BRRh-4显著提高了草莓果实的产量和功能特性。本研究是目前为数不多的评价植物益生菌对草莓果实产量和品质影响的研究之一。近年来，草莓果实中维生素C含量的显著增加是由一株叶状杆菌引起的。本研究的一个有趣的发现是，尽管益生菌属于不同的细菌属，但它们对草莓的生长和产量有显著的促进作用，几乎在同一水平上，只是有一些细微的差异。与未处理的对照相比，益生菌BRRh-4在“草莓节”的植物中提供了最高的果实产量(48%)(图3)。一般来说，促进植物生长的根杆菌可以通过辅助获取资源(氮、磷和必需矿物质)或调节植物激素水平来促进植物生长，也可以通过抑制各种病原体作为生物防治剂来间接促进植物生长。根系统的早期定植除了诱导抗病性或一系列有益的次生代谢物外，还有可能阻止病原菌定植和感染。然而，为了验证这一假说，需要对多个品种进行大规模的现场研究。虽然抑制引起草莓黑腐病的真菌病原菌并不是本研究的重点，但可能是由于有益菌对草莓根系的前定殖作用，使处理后的植株发生根病的几率较低。今后的研究应评估处理过和未处理过的植物根系的黑腐病/冠腐病程度。益生菌还通过许多类似的机制促进植物生长，而不考虑它们的分类分组。其中包括磷酸盐的溶解活性、吲哚乙酸的生产和铁氧体的生产。此外，植物的益生菌还对植物的生长产生了其他一些有益的影响，包括改变植物的根系形态、增加对矿物质的吸收、改变氮的积累和代谢以及/或诱导宿主植物的基因表达。

在本研究中，将草莓植株分别接种两种细菌菌株，显著增加了草莓植株的营养生长(叶长、叶数、茎和根干重)(表1和表2)。在早期的几项研究中也报道了细菌对作物生长和产量的类似促进作用。由于本研究中两种植物益生菌对草莓生长的促进作用被记录在案，因此将它们纳入PGPR组是合乎逻辑的。PGPR对植物生长的促进作用可以通过多种方式来解释，包括接种植物的生物防治和抗病性诱导、生物N2固定、磷的增溶以及IAA等植物激素的产生。这项研究的目的和工作范围不允许我们确定益生菌是否也促进了植物激素或营养物质的吸收，但我们进行了一项单独的研究，以评估这些益处，这是很有可能发生的。最近，我们证明了在营养肥沃的土壤中，对羟基磷灰石菌和淀粉等位菌BChi1对水稻的生长和产量有显著的提高。这些益生菌通过在草莓植株上的根定植和喷施来提高果实的生长、产量和功能特性，如果在草莓种植者和消费者的生产实践中采用这些措施，其效果可能会有所改善。

草莓是抗氧化剂的极佳来源，其清除自由基的能力是其他水果的10倍，包括橙子、猕猴桃、葡萄柚、葡萄和芒果。花青素与抗坏血酸和多种酚类物质，包括对羟基苯甲酸和羟基肉桂酸衍生物、纤维醇、原花青素和可水解的单宁酸一起，在一定程度上决定了草莓果实的抗氧化性能。在本研究中，植物益生菌的应用显著增加了新鲜草莓果实中总抗氧化剂、类胡萝卜素、类黄酮、酚类物质和总花青素的含量(图4和图5)。与未处理的对照相比，用菌株BRRh-4和BChi1处理的草莓植株始终产生更高的抗氧化剂、类胡萝卜素、类黄酮、酚类物质和总花青素。以往的研究表明，叶状杆菌属植物是优良的植物益生菌，具有提高果实产量和品质的能力。然而，本研究首次证明，粉壳芽孢杆菌和异黄酮不仅提高了产量，而且显著提高了几种抗氧化剂的含量和果实的总抗氧化活性。水果的功能特性取决于生物活性化合物，当植物利用根瘤菌影响植物的次生代谢时，这些活性化合物可能会增加。Chamam等研究表明，Azospirillum sp.能够调节水稻中的酚类化合物。以前Castellanos-Morales等人在草莓果实中测定丛枝菌根定殖对花青素浓度的影响。他们第一次发现共生会导致氰苷-3-o-葡萄糖苷(以及其他一些酚类物质)的增加。粉状芽孢杆菌和异种芽孢杆菌都是著名的和广泛研究的促进植物生长的细菌，许多菌株被用于生产商业产品。芽孢杆菌促进植物生长的分子机制已被大量阐明。此外，还报道了异黄酮对普通大豆生长的促进作用。据我们所知，目前还没有关于植物益生菌B.淀粉

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