Chemical heterogeneity of Kappaphycus alvarezii and Gracilaria edulis biostimulants reshapes the maize phyllosphere microbiome and improves plant performance
本研究表明，施用源自卡帕藻（*Kappaphycus alvarezii*）和红藻（*Gracilaria edulis*）的生物刺激剂叶面喷施，通过富集有益分类单元来重塑玉米叶际微生物组，从而增强光合性能、生物量积累和产量。
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植物从不孤单。即使是那些高悬于土壤之上、暴露在风与阳光下的叶片，也承载着由细菌、真菌及其他微观生命构成的庞大且无形的城市。植物的这个上表面被称为“叶际”（phyllosphere），对于微生物而言，这里是一个生存环境恶劣的地方：它干燥、沐浴在紫外线辐射中，并且随着天气的变化而不断波动。然而，一个多样化的群落却在那里繁衍生息。科学家们长期以来一直怀疑，植物的健康与其携带的特定微生物组合有着深层的联系。正如健康的肠道能帮助人类消化食物并抵抗疾病一样，叶片上平衡的群落也能帮助植物吸收养分并抵御疾病。对于希望在不依赖严苛化学肥料的情况下种植更多粮食的农民来说，如何温和地引导这些微生物群落已成为一个主要目标。一种极具前景的工具是海藻提取物——这是一种由海洋植物制成的天然液体，几十年来一直被用于促进作物生长，尽管它对叶片微生物这一无形世界的作用机制一直是一个谜。
在最近的一项研究中，研究人员试图解开这个谜团，他们通过对广泛种植于全球的一种类型玉米（maize）进行测试，对比了两种不同类型的海藻。他们选择了两种特定的海藻：Kappaphycus alvarezii 和 Gracilaria edulis。虽然两者都是海藻，但它们的化学成分截然不同。团队想要观察将这些提取物喷洒在幼年玉米植株的叶片上，是否会改变其居住的微生物，以及这些变化是否会促进植物更好地生长。他们在受控条件下用大盆种植玉米，并在植物处于早期生长的特定阶段时，分别用清水、第一种海藻提取物和第二种海藻提取物对它们进行了喷洒。两天后，他们仔细收集了叶片，利用先进的基因测序技术来分析并鉴定上面存在的细菌和真菌的具体类型。他们还测量了植物的长势、茎部的粗细，以及在季节结束时产出的谷物量。
结果显示，这两种海藻的作用方式并不相同。Gracilaria edulis 的提取物被证明是一种强大的变革剂。它显著改变了叶片的微生物群落，引入了比其他处理组更广泛多样的细菌和真菌。在经过清水处理的植物中，少数几种细菌占据了主导地位，但 Gracilaria 处理打破了这种统治地位，让许多不同的益生微生物得以建立栖息地。这种转变伴随着植物健康状况的剧烈改善。接受过 Gracilaria 处理的玉米长得更高、茎部更粗，并且比未经处理的植物产出了更多的谷物。它还表现出更高的光合作用速率（即植物将阳光转化为能量的过程），且其叶片能够吸收更多的二氧化碳并释放更多的水蒸气，这表明植物更加活跃且高效。
第二种海藻 Kappaphycus alvarezii 同样对植物有所帮助，但其效果较为温和。它虽然提高了生长速度和产量，优于仅用水喷洒的对照组，但并未像 Gracilaria 提取物那样彻底重塑微生物群落。这些叶片上的微生物与未经处理的植物更为相似，新出现的微生物类型较少，且原有的优势细菌依然占据主导。这种差异表明，海藻的特定化学组成至关重要。研究发现，Gracilaria 提取物富含蛋白质、酚类化合物和特定的有机酸，而 Kappaphycus 提取物则含有更高水平的脂质和不同的氨基酸。看起来，Gracilaria 提取物中独特的化学物质组合就像是一个信号，邀请了一个更多样化且有益的微生物团队来到叶片表面，进而支持了植物的快速生长和高生产率。
这项研究提供了明确的证据，表明海藻生物刺激剂不仅仅是简单的植物养料；它们是复杂的工具，能够主动重组生活在植物表面的微观世界。研究人员发现，海藻喷洒带来的益处与这些叶片微生物组的变化直接相关。Gracilaria 提取物不仅是在喂养植物，它还在为植物构建一个更好的居住环境，一个充满了多样化微生物的社区，这些微生物很可能帮助了植物茁壮成长。虽然 Kappaphycus 提取物提供了一些益处，但研究表明，并非所有的海藻提取物都是等同的，特定的化学成分决定了它们重塑植物环境的能力强弱。对于可持续农业而言，这意味着选择合适的来源海藻可能是实现更高产量和更健康作物的关键，其方法无需依赖合成化学品，只需利用好植物与在其上生活的微生物之间的自然协作关系。
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