Modulation der Struktur des Rhizosphären-Mikrobioms und Optimierung nützlicher Funktionen bei Winterweizen induziert durch Bacillus subtilis: eine metagenomische und phänotypische Studie

Zusammenfassung Das Rhizosphären-Mikrobiom bestimmt entscheidend die Pflanzengesundheit und -produktivität. Diese Studie untersuchte den Einfluss von Bacillus subtilis H38 auf die taxonomischen und funktionellen Profile des Rhizosphären-Mikrobioms von Winterweizen (Triticum aestivum L.) unter typischen Tschernosem-Bedingungen mittels 16S-rRNA-Gensequenzierung und Shotgun-Metagenomik, ergänzt durch eine pflanzenphänotypische Evaluierung und zielgerichtete Metabolitenanalyse. Die Inokulation mit B. subtilis H38 restrukturierte die bakterielle Gemeinschaft der Rhizosphäre signifikant, erhöhte die Alpha-Diversität (Shannon-Index von 5,8 auf 6,7) und zeigte ein deutliches Clustering in der Beta-Diversitätsanalyse. Die relative Abundanz mutmaßlich pflanzennützlicher Gattungen, darunter Bacillus, Pseudomonas, Azotobacter und Streptomyces, war signifikant erhöht. Die Shotgun-Metagenomanalyse ergab eine Anreicherung funktioneller Gene, die mit Stickstofffixierung, Phosphormobilisierung, Phytohormon-Biosynthese, Siderophor-Produktion und der Synthese antimikrobieller Verbindungen assoziiert sind. Die zielgerichtete metabolomische Analyse bestätigte erhöhte Spiegel von Indol-3-essigsäure (IAA) und Schlüssel-Siderophoren. Gleichzeitig zeigten behandelte Weizenpflanzen unter Feldbedingungen einen Anstieg der oberirdischen Biomasse um 18,0 % und eine Zunahme der Wurzellänge um 25,0 %. Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von B. subtilis, das Rhizosphären-Mikrobiom und dessen Metagenom vorteilhaft umzugestalten, was zu einem verbesserten Pflanzenwachstum führt, und heben seinen Nutzen als wirksamen Biodünger zur Verbesserung der Weizenproduktivität hervor. Diese Forschung bekräftigt das Potenzial der Nutzung vorteilhafter Pflanzen-Mikroben-Interaktionen zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität bei gleichzeitiger Minimierung der Abhängigkeit von synthetischen Agrochemikalien.