枯草芽孢杆菌对兰州百合生长发育及鳞茎代谢的影响

Effects of Bacillus subtilis on the Growth and Bulb Metabolism of Lilium davidii var. unicolor

摘要

为探究枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）对兰州百合（Lilium davidii var. unicolor）生长发育及鳞茎代谢物的影响，以兰州百合为试验材料，设置CK（泥炭+珍珠岩）、TR（泥炭+珍珠岩+枯草芽孢杆菌）2组处理，采用灌根的方式施用枯草芽孢杆菌，观测不同时期（现蕾期、开花期、半枯期）兰州百合生长变化，并采用LC-MS法检测分析半枯期兰州百合鳞茎中差异代谢物。结果表明：与CK处理相比，TR处理对兰州百合的株高、茎粗、叶片数量、叶绿素含量、基生根数量、茎生根数量和鳞茎周径都有一定的促进作用。相较于CK处理，TR处理的株高和茎粗在现蕾期表现出显著差异（P<0.05），分别增加了20.06％和40.68％；叶片数量在现蕾期和开花期显著提高（P<0.05），达到CK处理的1.35倍和1.45倍；在开花期，TR处理的兰州百合鳞茎周径和茎生根数量相较于CK处理分别增加了15.87%和58.14％，差异显著（P<0.05）。在鳞茎代谢物分析中，通过CK组与TR组对比从兰州百合鳞茎中筛选出408种差异代谢物，富集的代谢途径有14条，其中差异代谢物主要富集在氨基酸代谢和合成通路。综上，配施枯草芽孢杆菌能够促进兰州百合生长发育，并影响鳞茎中营养物质代谢。

Abstract

In order to investigate the effect of Bacillus subtilis on the growth and development and its bulb metabolites of Lilium davidii var. unicolor， L. davidii var. unicolor was used as the experimental material， CK （peat+perlite） and TR（peat+perlite+B. subtilis） treatments were conducted using B. subtilis by root irrigation. The growth changes of L. davidii var. unicolor at different stages （budding period， flowering period and semi-dry period） were observed， the differential metabolites in bulbs in semi-dry period were detected and analyzed by LC-MS method. The results showed that compared with CK， TR treatment had promoting effects on plant height， stem diameter， number of blades， chlorophyll content， basal root number， stem root number and circumference of L. davidii var. unicolor， respectively. Compared with CK， the plant height and stem diameter under TR treatment showed significant differences（P<0.05） at the budding period， which increased by 20.06% and 40.68%， respectively. The number of leaves increased significantly at budding period and flowering period （P<0.05）， reaching 1.35 times and 1.45 times of CK， respectively. At the flowering period， compared with CK， the circumference of bulbs and the number of rooting of L. davidii var. unicolor. stems treated with TR were increased by 15.87% and 58.14%， respectively，and the difference was significant（P<0.05）. In the bulb metabolites analysis， 408 differential metabolites were screened from the bulbs in CK vs TR groups. A total of 14 metabolic pathways were enriched， and the differential metabolites were mainly enriched in amino acid metabolism and synthesis pathways. In summary， the application of B. subtilis could promote the growth and development of L. davidii var. unicolor and affect the metabolism of nutrients in the bulbs.

Graphical abstract

关键词

兰州百合 / 枯草芽孢杆菌 / 农艺性状 / 差异代谢物

Key words

Lilium davidii var. unicolor / Bacillus subtilis / agronomic traits / differential metabolite

兰州百合（Lilium davidii var. unicolor）为百合科（Liliaceae）百合属（Lilium）多年生草本鳞茎类植物，是目前已知食用百合中唯一的甜百合^［1］。兰州百合鳞茎中富含蛋白质、维生素、皂甙、多糖、生物碱等物质^［2-3］，具有抗癌、抗过敏和抗氧化等作用^［4-5］。由于长期的单一作物栽培，连作障碍日益凸显^［6］，土壤疲劳、盐碱化、微生物群落失衡等情况严重影响了兰州百合的生长状况和鳞茎质量，对产业发展造成了严重威胁^［7］。

微生物菌剂是通过活性微生物的生命活动使作物得到所需养分的一种新型生物肥料制品。添加适量复合微生物菌剂，可显著促进园艺作物生长发育并改善作物品质。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是植物根际促生菌（Plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）的主要菌类之一。研究发现，枯草芽孢杆菌能分泌植物激素或产生具有植物激素活性的代谢物^［8］，增加园艺作物的株高、茎粗、叶片数量、叶面积和叶绿素含量等^［9-11］；促进作物根系生长，增加根系对土壤水分和养分的吸收利用^［12-13］；增强植株抗逆性^［14］，并且改善土壤环境，促进作物生理代谢，从而有效促进植株生长，提升作物品质^［15］。

目前，有关枯草芽孢杆菌对兰州百合生长发育及鳞茎代谢的研究还鲜有报道。为实现食用百合的“高产量、优品质”生产这一长远目标，本研究以兰州百合为试验材料，泥炭和珍珠岩作为基质配施枯草芽孢杆菌，围绕兰州百合生长发育和营养物质代谢进行研究，观测和分析农艺性状和鳞茎差异代谢物，探究枯草芽孢杆菌对其生长发育、鳞茎代谢的影响，为提升兰州百合品质和促进兰州百合特色产业健康发展提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1　试验材料

供试材料兰州百合种球购自兰州市桐顺源农业发展有限公司，种球周径10~12 cm，根系健壮、无腐烂、无分头、大小均匀。供试基质为泥炭和珍珠岩，购自宁夏西夏农资城。枯草芽孢杆菌（CGMCC 1.12939）由中国普通微生物菌种保藏管理中心提供。

1.2　试验设计

本试验分别设计CK（泥炭+珍珠岩）和TR（泥炭+珍珠岩+枯草芽孢杆菌）2个处理，每个处理3个重复，每组处理60株，所有处理泥炭和珍珠岩均按体积比1∶1配制，TR处理枯草芽孢杆菌的施用浓度为1×10⁸ CFU∙mL^-1［16］。2个处理在兰州百合种球种植后第2天一次性施入相同浓度的霍格兰营养液，TR处理在种植后第15天时采用灌根的方式一次性施入枯草芽孢杆菌菌悬液。在兰州百合不同生长时期（现蕾期、开花期、半枯期）观测农艺性状，测量株高、茎粗、叶片中叶绿素含量、鳞茎周径、叶片数量、基生根数量和茎生根数量等^［17］。

1.3　指标测定

1.3.1　兰州百合农艺性状测定

株高，用直尺测量从植株基部到顶部的距离；茎粗，用游标卡尺测量植株茎基部节间最粗处；叶片数量，采用人工观察计数法，从鳞茎基部开始计算植株上有效的叶片数量；叶绿素含量，取植株中间生长的叶片用分光光度计法^［18］测定；鳞茎周径，用卷尺绕鳞茎外围一周测量；基生根数量、茎生根数量，采用人工观察计数法记录茎生根、基生根有效数量。

1.3.2　枯草芽孢杆菌处理下兰州百合鳞茎代谢组测定

采收半枯期兰州百合鳞茎，根据Jin等^［19］的方法进行测定。首先进行前处理，提取过程中，样本经过预冷后，加入甲醇-水混合溶液并研磨，经过超声提取和离心处理，过滤后4 ℃保存，用于LC-MS分析。LC-MS分析使用质谱仪（TripleTOF 6600+）、超高效液相色谱仪（LC-30A）、离心机（5424R）等仪器，采用Waters ACQUITY Premier HSS T3 Column 1.8 µm，2.1 mm×100 mm 色谱柱，0.1%甲酸/水为流动相A，0.1%甲酸/乙腈为流动相B，柱温40 ℃，流速0.4 mL∙min^-1，进样量4 µL。共选取2个处理，每个处理重复3次。质控样本由所有样本提取液混合而成，所有提取试剂在-20 ℃预冷处理。完成上机操作后，将LC-MS原始数据导入代谢组学处理软件Progenesis QI 3.0（Nonlinear Dynamics，Newcastle，UK），最终得到基于保留时间（RT）、精确质量数、二级碎片及同位素分布等多个维度的数据矩阵，使用HMDB（http：//www.hmdb.ca/）、LIPID MAPS 2.3和METLIN（https：//metlin.scripps.edu/）数据库及LuMet-Plant3.0本地数据库进行鉴定分析，获得代谢物的具体信息。

1.4　数据分析

试验结果以“平均值±标准误”表示，利用SPSS 27.0软件进行均值比较、方差分析和相关性分析，使用Origin 2020软件作图，采用欧易生物云平台进行百合鳞茎代谢组的PLS-DA分析、聚类分析、差异代谢分析和KEGG代谢通路分析。

2 结果与分析

2.1　枯草芽孢杆菌对兰州百合生长发育的影响

根据表1数据分析兰州百合生长发育状况。除半枯期外，TR处理株高和茎粗均大于CK处理。从整个生长期来看，CK处理株高和茎粗一直呈上升趋势；TR处理株高呈逐渐下降趋势，茎粗则呈缓慢上升趋势。在现蕾期，株高差异显著（P<0.05），其中TR处理的株高为（77.40±3.25） cm， 相较CK处理增加了20.06%；开花期时，TR处理株高为（76.83±0.90） cm，较CK增加了10.09%；半枯期时，CK处理株高仍呈上升趋势且达到最大值，为（81.60±1.76） cm，TR处理株高较CK处理降低了12.13％。茎粗在现蕾期差异显著（P<0.05），TR处理茎粗为（9.39±0.53） mm，较CK处理增加了40.68%；开花期时，经TR处理后茎粗增至（9.55±0.72） mm，较CK处理增加了15.90％；半枯期时CK处理的茎粗有所增加，为（9.27±0.97） mm，而TR处理的茎粗则为（9.96±0.25） mm，较CK处理提升了7.44％。

TR处理和CK处理叶片数量均呈持续下降趋势。在现蕾期和开花期，TR处理叶片数量分别达到（312.33±3.18）片和（253.67±7.27）片，显著多于CK处理（P<0.05）；半枯期，TR处理叶片数量减少至其生长周期内的最低值，为（121.33±5.81）片，与CK处理（（117.67±2.91）片）无显著差异。

随着植株生长发育，2组处理叶绿素质量分数均呈现先上升后下降的趋势。现蕾期时，TR处理和CK处理的叶绿素质量分数存在显著差异（P<0.05），而进入开花期和半枯期后，叶绿素质量分数趋于稳定，CK处理下叶绿素质量分数高于TR处理。

2种处理下，兰州百合的基生根数量和茎生根数量在整个生长周期内均呈不断上升的趋势。除半枯期外，TR处理茎生根数量均显著多于CK处理（P<0.05）。现蕾期和开花期，CK处理和TR处理的基生根数量无显著差异；半枯期时，CK处理和TR处理存在极显著差异（P<0.01），CK处理的基生根数量最高达19根，TR处理最高为8根，仅为CK处理的42.11%。

CK处理和TR处理下，鳞茎周径随植株生长发育均呈先降低后升高的趋势。在现蕾期和半枯期，CK处理与TR处理间未表现出显著差异；开花期，CK处理与TR处理之间差异显著（P<0.05），TR处理鳞茎周径为（8.03±0.23） cm，较CK处理高出15.87%；半枯期，TR处理鳞茎周径达到最大值（10.83±0.12） cm，较开花期增长34.86%。

整体来看，在整个生长周期，枯草芽孢杆菌处理对兰州百合的株高、茎粗、叶片数量和叶绿素含量的增加有促进作用，促进了鳞茎周径增大，并且在一定程度上影响了兰州百合的基生根数量和茎生根数量，有助于提高兰州百合的地下部分生长水平。

2.2　枯草芽孢杆菌对兰州百合鳞茎中差异代谢物的影响

2.2.1　代谢物偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）

PLS-DA模型不仅在数据解释方面表现良好，还具备强大的预测能力，有利于后续的差异代谢物筛选工作^［20］。经过详尽的PLS-DA分析，CK和TR处理下鳞茎样品均分布在95%的置信区间内（图1），进一步证实了该模型的可靠性和准确性。在此分析中，主成分1（PC1）和主成分2（PC2）对总变异的贡献率分别为78.60%和6.32%，两者累计贡献率达到了84.92%，CK和TR处理下鳞茎样本间展现出明显的分离趋势，这表明样本间分类效果显著，说明随着兰州百合的生长发育，鳞茎内小分子代谢物水平发生了显著变化。

2.2.2　差异代谢物筛选

火山图作为一种直观的可视化工具，能够有效地展现P与Fold change值的关系，进而筛选出差异代谢产物。图2中每一个点均代表一个特定的代谢物，横坐标为两组比对数据的log₂（F_C），纵坐标为-lg（P），红色点为显著上调的差异代谢物（P<0.05，VIP>1且F_C>1），蓝色点为显著下调的差异代谢物（P<0.05，VIP>1且F_C<1）。通过对TR处理和CK处理兰州百合鳞茎样本的深度分析，共筛选出408个具有显著差异的代谢物，其中上调的代谢物有203种，下调的有205种。

2.2.3　CK和TR对比下代谢差异物分析

为了深入探究样本间代谢物表达的关联性和差异，对CK和TR两组中所有具有显著差异的代谢物，以VIP排序前50的显著差异代谢物的表达量进行层次聚类（hierarchical clustering），对比结果如图3所示。

TR处理下，DG（17：0/PGE2/0：0）、氧戊二酸、垂柳素、右旋糖酐70、氨基己二酸、托萘酯、3-庚烯酰甘氨酸、L-组氨酸、N2-（2-羧甲基-2-羟基琥珀酰）精氨酸、吲哚丙烯酸、L-2-氨基-4-亚甲基戊二酸、2z-戊烯-1-Ol、孕烯醇酮硫酸盐、柠檬酸、葫芦巴碱、银杏内酯J、C16二氢鞘氨醇、植物鞘氨醇、 L-精氨酸、20-二氢地屈孕酮、精氨酸、3，4-二氢-2h-1-苯并吡喃-2-酮、4-［（2，4-二羟基-3，3-二甲基丁酰基）氨基］丁酸、植物鞘氨醇等24种差异代谢物的表达量显著高于CK处理（P<0.05），多为有机酸和氨基酸类物质。在CK处理下，2，2-二氯-12-（4-氯苯基）十二烷酸、12r，13s-环氧-9s-羟基-10e-十八碳烯酸、（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸、1，2-二阿魏酰龙胆二糖、13S-过氧羟基-（9Z，11E，15Z）-十八碳三烯酸、蔗糖、9S-羟基- 10E，12Z，15Z-十八碳三烯酸、10s，11s-环氧-9s-羟基-12z-十八碳烯酸、DG（13：0/20：4（6E，8Z，11Z，13E）-2OH（5S，15S）/0：0）、9-氧代氧化物、3，7，11-三甲基-2，6， 10-十二碳三烯乙酸酯、13，16-环氧- 7，12-二羟基-9z-十八碳烯酸、腺苷、9-氧代-12，13-环氧-10-十八碳烯酸、3-乙酰氧基-棕榈酸、焦谷氨酸、9s，10r，13s-三羟基十八碳-11e-烯酸、（9S，10E，12Z）-9-羟基十八碳-10，12-二烯酸、2-甲基-16-十七烯酸、9s，10s，11r-三羟基-12z，15z-十八碳二烯酸、米格列醇、15-酮-前列腺素E1、龙胆苦苷、山茱萸酸F、半乳糖基甘油、二羟基牛膝酸等26种差异代谢物的表达量显著高于TR处理（P<0.05）。

2.2.4　差异代谢物通路富集分析

在代谢通路分析中，P用于评估通路的富集显著性，通常使用气泡图进行可视化，其中纵轴表示代谢通路名称，横轴表示富集因子（rich factor）。富集因子越大，则说明富集程度越大；颜色由绿到红表示P依次降低；点越大，说明富集到该pathway上的代谢物数目越多，具体如图4所示。

TR和CK两组之间的差异代谢物共富集到 44条代谢通路，其中显著富集的代谢通路有14条（P<0.05），分别为芥子油苷生物合成，托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成，氰基氨基酸代谢，ABC转运体，鞘脂代谢，半乳糖代谢，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成，α-亚麻酸代谢，赖氨酸降解，柠檬酸循环（TCA循环），赖氨酸生物合成，氨酰- tRNA生物合成，精氨酸生物合成，亚油酸代谢。

柠檬酸循环（TCA循环）通路中有2-氧代戊二酸、柠檬酸2种差异代谢物参与；亚油酸代谢通路中有（9Z，11E，13S）-13-羟基十八烷基-9，11-二烯酸、γ-亚麻酸、（10E，12Z）-9-氧代十八烷-10，12-二烯酸、（9S，10E，12Z）-9-羟基十八碳-10，12-二烯酸、（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸、12，13-DHOME、12，13-环氧-9-羟基-10-十八碳烯酸酯、9，12，13-TriHOME 8种差异代谢物参与；赖氨酸生物合成通路中有2-氧代戊二酸、L-赖氨酸、2-氧代己二酸酯、L-2-氨基己二酸酯4种差异代谢物参与；精氨酸生物合成通路中有2-氧代戊二酸、L-精氨酸、L-鸟氨酸、L-瓜氨酸4种差异代谢物参与。

2.3　兰州百合差异代谢物相关性分析

相关性分析可以衡量显著差异代谢物之间的相关密切程度^［21］。在此分析中，采用Pearson相关系数对农艺性状和VIP排序前20的显著差异代谢物进行相关性分析（图5）。

在TR和CK处理的差异代谢物中，12r，13s-环氧-9s-羟基-10e-十八碳烯酸与13S-过氧羟基-（9Z，11E，15Z）-十八碳三烯酸、9S-羟基-10E，12Z，15Z-十八碳三烯酸、（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸呈显著正相关，相关系数为0.992、0.983、0.961，与2z-戊烯-1-Ol、3-庚烯酰甘氨酸、氨基己二酸、吲哚丙烯酸、L-2-氨基-4-亚甲基戊二酸、蔗糖呈显著负相关，相关系数为-0.970、-0.976、-0.997、-0.978、-0.978、-0.964；13S-过氧羟基-（9Z，11E，15Z）-十八碳三烯酸与9S-羟基-10E，12Z，15Z-十八碳三烯酸、（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸呈显著性正相关（P<0.05），相关系数为0.986、0.983，与20-二氢地屈孕酮、2z-戊烯-1-Ol、3-庚烯酰甘氨酸、氨基己二酸、吲哚丙烯酸、L-2-氨基-4-亚甲基戊二酸、L-精氨酸、L-组氨酸、N2-（2-羧甲基-2-羟基琥珀酰）精氨酸呈显著性负相关（P<0.05），相关性系数均小于-0.960；20-二氢地屈孕酮与2z-戊烯-1-Ol、3-庚烯酰甘氨酸、氨基己二酸、吲哚丙烯酸、L-精氨酸、L-组氨酸、N2-（2-羧甲基-2-羟基琥珀酰）精氨酸呈显著正相关（P<0.05），与13S-过氧羟基-（9Z，11E，15Z）-十八碳三烯酸和其他差异代谢物的相关性差异较大；2z-戊烯-1-Ol与3-庚烯酰甘氨酸的相关性最大，相关系数为0.998，其次为L-组氨酸，相关系数为0.996；3-庚烯酰甘氨酸与L-组氨酸呈显著正相关（P<0.05），相关系数为0.999，与9S-羟基-10E，12Z，15Z-十八碳三烯酸、（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸呈显著负相关（P<0.05）；3，4-二氢-2h-1-苯并吡喃-2-酮与（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸呈显著负相关，与氨基己二酸、吲哚丙烯酸、L-2-氨基-4-亚甲基戊二酸、L-精氨酸、L-组氨酸、N2-（2-羧甲 基-2-羟基琥珀酰）精氨酸、垂柳素呈显著正相关（P<0.05），相关系数均大于0.950；（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸与氨基己二酸、吲哚丙烯酸、L-2-氨基-4-亚甲基戊二酸、L-精氨酸、L-组氨酸、N2-（2-羧甲基-2-羟基琥珀酰）精氨酸、垂柳素均呈显著负相关（P<0.05）；氨基己二酸与吲哚丙烯酸、L-2-氨基-4-亚甲基戊二酸、L-精氨酸、L-组氨酸、N2-（2-羧甲基-2-羟基琥珀酰）精氨酸呈显著正相关（P<0.05）。

除DG（17：0/PGE2/0：0）外，基生根数量与其他差异代谢物均表现出显著相关性（P<0.05），其中与L-精氨酸、柠檬酸、N2-（2-羧甲基-2-羟基琥珀酰）精氨酸、垂柳素、20-二氢地屈孕酮呈显著负相关（P<0.05），相关系数分别为-0.902、-0.865、-0.912、-0.909、-0.881；与蔗糖表现出显著正相关（P<0.05），相关系数为0.916；与12r，13s-环氧-9s-羟基-10e-十八碳烯酸、（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸、1，2-二阿魏酰龙胆二糖、13S-过氧羟基-（9Z，11E，15Z）-十八碳三烯酸、9S-羟基-10E，12Z，15Z-十八碳三烯酸5种代谢物呈极显著正相关（P<0.01），相关系数分别为0.979、0.922、0.946、0.956、0.936；而和余下8种代谢物进行分析，则表现出显著负相关（P<0.05），相关系数均小于-0.924。

叶绿素含量与（9S，10E，12Z）-9-（氢过氧基）-10，12-十八碳二烯酸呈显著正相关（P<0.05），相关系数为0.840；与3，4-二氢-2h-1-苯并吡喃-2-酮、垂柳素呈显著负相关（P<0.05），相关系数为-0.836、-0.862；DG（17：0/PGE2/0：0）与叶绿素含量呈极显著负相关（P<0.01），相关系数为-0.988。

对株高和差异代谢物进行分析，发现株高和蔗糖呈极显著负相关（P<0.01），相关系数为-0.925；与12r，13s-环氧-9s-羟基-10e-十八碳烯酸、13S-过氧羟基-（9Z，11E，15Z）-十八碳三烯酸、9S-羟基-10E，12Z，15Z-十八碳三烯酸则表现出显著负相关（P<0.05），相关系数分别为-0.833、-0.845和-0.891；与L-2-氨基-4-亚甲基戊二酸、氨基己二酸、吲哚丙烯酸、N2-（2-羧甲基-2-羟基琥珀酰）精氨酸、DG（17：0/PGE2/0：0）、2z-戊烯-1-Ol、3-庚烯酰甘氨酸、L-组氨酸等代谢物，则表现出不同程度的正相关，相关系数均大于0.816。

鳞茎周径与DG（17：0/PGE2/0：0）、垂柳素呈显著负相关（P<0.05），相关系数分别为-0.846、-0.813；和其他差异代谢物之间的相关性并不显著。

3 讨论与结论

枯草芽孢杆菌是一种已知可以产生植物生长调节物质的有益微生物，对许多园艺作物具有促生作用。枯草芽孢杆菌RB14能定殖在植物根表，促进植物生长发育^［22］，还可以增加植株干、鲜质量及叶片数量^［23］；施用试验剂量的枯草芽孢杆菌在一定程度上能够改善植物幼苗的长势和质量^［24］，具有生物防御和促生双重作用，并能够显著提高作物产量^［25-26］。本研究结果表明，配施枯草芽孢杆菌后，兰州百合植株的株高、茎粗、叶片数量、叶绿素含量、基生根数量、茎生根数量和鳞茎周径均有所提高，表现出促生作用。尤其在兰州百合的现蕾期和开花期，采用枯草芽孢杆菌处理后整体的促生效果最为明显，这可能是因为枯草芽孢杆菌能成功在兰州百合内定殖，促使植株根部和茎部扩大、延长，加速根系生长，有利于植株更好地吸收水分和养分，从而增强对环境的适应力^［27］。此外，枯草芽孢杆菌提高了兰州百合叶片中叶绿素含量，而叶绿素影响着兰州百合叶片光合速率，从而影响植株生长发育，对兰州百合生长具有至关重要的作用^［28］。石朝鹏等^［29］研究发现枯草芽孢杆菌对鳞茎类植物的株高、茎粗、根数量等均有一定的促进作用，本研究与之研究结果相似。

在兰州百合生长过程中，根际细菌对鳞茎内代谢产物的形成发挥着至关重要的作用^［30］。本研究通过非靶向代谢组学对百合鳞茎中差异代谢物进行检测和筛选，发现CK和TR两组之间的差异代谢物共富集到44条代谢通路，其中14条显著富集，这些通路涉及多种物质的合成、代谢和运输过程，如氨基酸生物合成、柠檬酸循环、柠檬酸代谢等，涉及物质多为有机酸和氨基酸类。兰州百合鳞茎生长阶段差异代谢物表现出的显著变化也表明，枯草芽孢杆菌的施用显著影响了代谢物的种类和含量，特别是在代谢途径中参与能量代谢和养分吸收的有机酸，以及对生长发育和逆境应对起至关重要作用的氨基酸类物质^［31］。随着兰州百合鳞茎的发育，营养物质不断代谢，参与的代谢物种类和数量越来越多，代谢物间的代谢关系也越来越复杂，展现出不同程度的相关关系。如在三羧酸循环中柠檬酸被消耗，而乙酰CoA与草酰乙酸经过相关反应可以生成柠檬酸，因此，柠檬酸能够影响乙酰CoA，进而影响糖类、脂类、氨基酸类物质的相关代谢过程，同时为植物生长发育供能。植物体内通过各类代谢物的相关变化调节生命活动，因此也与兰州百合的不同农艺性状呈现出相关关系。合理调节这些成分不仅能够进一步提高兰州百合鳞茎质量，还有助于植物健康成长，提高逆境抵抗力，因此，深入研究并优化有机酸和氨基酸在兰州百合中的功能，对提升其整体品质和支持可持续栽培有着重要价值。另外，枯草芽孢杆菌的施用浓度、方法和频率对兰州百合生长影响的具体机理，以及其他微生物菌剂对兰州百合生长的作用效果，也是今后的研究方向。

本研究通过施用枯草芽孢杆菌对兰州百合的生长发育及鳞茎代谢进行研究，发现枯草芽孢杆菌在一定程度上能够促进兰州百合的生长发育，提高株高、茎粗和叶片数量，显著影响兰州百合鳞茎中的代谢途径，研究结果可为兰州百合的优质栽培提供理论参考。

参考文献

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基金资助

宁夏回族自治区大学生创新创业训练计划项目(S202310749107)

国家自然科学基金项目(32260727)

宁夏自治区重点研发项目(2021BBF02025)