李欣 張旭 剌世凱 謝鷹飛 陳世君 高麗紅 田永強(qiáng)

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，設(shè)施蔬菜生長發(fā)育北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要的廢棄物，也是重要的可再生資源。2020年我國的秸稈產(chǎn)生量為7.71億t，其中包括作物秸稈和蔬菜秸稈。與作物秸稈相比，蔬菜秸稈的營養(yǎng)成分豐富，含水量高，不易燃燒，且容易引發(fā)病蟲害（陳慈 等，2021）。雖然我國每年產(chǎn)生的蔬菜秸稈量巨大，但絕大部分被直接丟棄或者露天焚燒，不僅造成資源浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染環(huán)境（吳文輝 等，2020）。

將蔬菜秸稈原位還田，能夠有效避免因秸稈離田后處置不當(dāng)造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染（陳慈 等，2021；吳文輝 等，2021）。有研究發(fā)現(xiàn)，蔬菜秸稈還田后，其腐熟產(chǎn)生的養(yǎng)分可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤質(zhì)量，并提高作物產(chǎn)量（吳文輝 等，2021）。然而，一些蔬菜（特別是果菜類）秸稈的主要成分是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成的復(fù)雜木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)，田間降解難度大（Zhang et al.，2021），這不僅導(dǎo)致了秸稈原位還田后難以被充分利用，而且阻礙了蔬菜秸稈還田腐熟的推廣和普及。

微生物通過產(chǎn)生纖維素酶將纖維素水解成纖維二糖和葡萄糖，在秸稈降解過程中發(fā)揮了重要作用（Covino et al.，2020）。在自然條件下，秸稈降解是多種微生物協(xié)同作用的結(jié)果（Qu et al.，2020；Zhang et al.，2021）。近些年，越來越多的研究發(fā) 現(xiàn)，純培養(yǎng)分離的單菌株的纖維素降解能力較弱，而將多種纖維素類降解菌混合培養(yǎng)后，纖維素酶的多樣性增加，多種酶協(xié)同作用共同提高了秸稈的降解率（Jawed et al.，2019；Suksong et al.，2019）。因此，利用微生物間的協(xié)同關(guān)系，人工篩選構(gòu)建一個(gè)高效的協(xié)同降解菌群是提高秸稈降解效率的重要方式。盡管如此，目前鮮見與蔬菜（特別是果菜類）秸稈協(xié)同降解菌群篩選相關(guān)的研究報(bào)道，實(shí)際生產(chǎn)中仍缺乏蔬菜秸稈的專性降解菌劑。值得注意的是，在生產(chǎn)中，除評價(jià)篩選的協(xié)同降解菌群對秸稈的降解效果外，還應(yīng)關(guān)注菌群是否會(huì)對作物生長產(chǎn)生不利影響。

為解決蔬菜秸稈協(xié)同降解菌群缺乏及其對作物生長影響不明確的問題，本試驗(yàn)以黃瓜秸稈為試驗(yàn)材料，以菜田土壤、優(yōu)質(zhì)堆肥、蚯蚓糞和生物炭的混合物作為混合物料，采用專化缺碳培養(yǎng)基篩選了能夠?qū)Ｐ越到恻S瓜秸稈的高效協(xié)同降解菌群，測定了其在黃瓜秸稈降解過程中的相關(guān)指標(biāo)，分析了該協(xié)同降解菌群的群落組成和碳源利用特征，并通過種子測試和幼苗測試探究了協(xié)同降解菌群對黃瓜生長的影響。此外，分離純化了協(xié)同降解菌群的單菌株，并鑒定了其纖維素降解能力。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試黃瓜品種為中農(nóng)26 號（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所育成品種）。

磷酸鹽 緩沖液：KHPO0.661 8 g，KHPO0.163 3 g，MgSO0.1 g，NaCl 6.5 g，蒸餾水1 000 mL，pH 7.0；液體?；碧寂囵B(yǎng)基：MgSO·7HO 0.4 g，KHPO1.323 8 g，KHPO0.326 6 g，CaCl·2HO 0.05 g，F(xiàn)eSO·7HO 0.01 g，MnSO·HO 2.1 mg，ZnSO·7HO 0.25 mg，蒸餾水1 000 mL，pH 7.2；菌源：在100 mL磷酸鹽緩沖液中加入10 g 固體混合物料（由菜田土壤、優(yōu)質(zhì)堆肥、蚯蚓糞和生物炭混合而成），于28 ℃和200 r·min轉(zhuǎn)速條件下振蕩培養(yǎng)1 h 獲得。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018 年6月至2021 年9月在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施蔬菜栽培生理與環(huán)境調(diào)控實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2.1 黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群的篩選 將5 g 黃瓜秸稈剪成3～4 cm 長的小段，裝入125 mL 含有4%（體積比）菌源的液體?；碧寂囵B(yǎng)基中，共設(shè)置4 次重復(fù)，于30 ℃和200 r·min轉(zhuǎn)速條件下限制性培養(yǎng)15 d。將培養(yǎng)15 d 的混濁菌液作為菌源，取出5 mL 接種到新的液體?；碧寂囵B(yǎng)基中，其余的原料和步驟均不變，繼續(xù)振蕩培養(yǎng)15 d。如此連續(xù)限制性繼代培養(yǎng)10 代以上（＞ 150 d），得到的菌液即為能夠穩(wěn)定降解黃瓜秸稈的專性高效協(xié)同降解菌群。

盡管身價(jià)倍增，不過依然有一部分“有錢、任性”的消費(fèi)者愿意為禮盒包裝的“高顏值”奶糖埋單，或是作為送人的禮品，或是為了滿足自己的“少女心”。

1.2.2 黃瓜秸稈降解特性與協(xié)同降解菌群特征測定 吸取5 mL 繼代培養(yǎng)10 代后的協(xié)同降解菌群菌液，加入到含有5 g 秸稈的125 mL 液體?；碧寂囵B(yǎng)基中繼續(xù)繼代培養(yǎng)，將繼代培養(yǎng)0、1、3、6、9、12、15 d 的秸稈用自來水沖洗3～4 次，直至將多余的微生物雜質(zhì)沖洗干凈，在65 ℃烘箱烘干至恒重，用百分之一天平測定降解前和降解后的秸稈干質(zhì)量，計(jì)算秸稈降解率。

式中和W分別為降解前和降解后的秸稈干質(zhì)量。

木質(zhì)纖維素組分采用Goering 和van Soest（1971）的方法測定并計(jì)算其降解率：將繼代培養(yǎng)0、1、3、6、9、12、15 d 后烘干的黃瓜秸稈，用打樣機(jī)粉碎后過1 mm 篩孔，稱取0.5 g 放入F57專用袋中，用ANKOM220 纖維分析儀（USA）分析纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的含量。

取繼代培養(yǎng)0、1、3、6、9、12、15 d 的秸稈-菌群混合培養(yǎng)液測定其pH、菌液濃度OD和纖維素酶活性。pH 采用電位計(jì)法測定。菌液濃度用OD表征，采用紫外可見分光光度計(jì)測定。纖維素酶活性（底物為纖維素）采用Ghose（1987）的方法測定。

1.2.3 黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群的群落組成和碳源利用特征 利用PowerSoil DNA 試劑盒（MoBio Laboratories Inc.，CA，USA）提取協(xié)同降解菌群的總DNA，采用NanoDrop ND-2000（Thermo Fisher Scientific，USA）測定其濃度和質(zhì)量。以提取的DNA 為模板，PCR 擴(kuò)增后進(jìn)行高通量測序（Li et al.，2021）。細(xì)菌引物為515F（5′-GTGCCAGCMG CCGCGG-3′）和806R（5′-GGACTACHVGGGTWT CTAAT-3′），真菌引物為ITS1F（5′-CTTGGTCATT TAGAGGAAGTAA-3′）和ITS2R（5′-GCTGCGTT CTTCATCGATGC-3′）。采用Biolog ECOPLATE（包含31 種單一碳源和1 個(gè)水空白）測定微生物碳源利用水平（Fan et al.，2016）。

1.2.4 協(xié)同降解菌群中單菌株的分離和鑒定 采用無菌水梯度稀釋協(xié)同降解菌群，制成10～10濃度的菌懸液，涂布在添加了制霉素的R2A（Bai et al.，2015）固體培養(yǎng)基上，置于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3～4 d。挑取合適的單菌落進(jìn)行劃線分離，通過4～5 代的劃線純化得到單菌株。挑取分離純化的單菌株制備菌懸液進(jìn)行菌落PCR，選用引物27F（5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′）和1492R（5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′）對細(xì)菌的16S rDNA 基因序列進(jìn)行PCR 擴(kuò)增，將測序結(jié)果在NCBI 數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行BLAST 比對，根據(jù)同源性在GenBank 中尋找相似性最大菌株的基因序列。使用MEGA 5 軟件采用鄰接法（Neighbor-Joining）構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹，并用Bootstrap 對進(jìn)化樹進(jìn)行1 000 次可信度分析。利用高通量測序獲得菌群的群落組成。

1.2.5 純化單菌株的纖維素降解能力測定 挑取分離純化的單菌株于滅菌的R2A 液體培養(yǎng)基中，在28 ℃和200 r·min轉(zhuǎn)速條件下培養(yǎng)24 h 制備菌懸液，吸取5 μL 菌懸液點(diǎn)斑在剛果紅-纖維素培養(yǎng)基上，置于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3～5 d，觀察菌落周圍是否有透明水解圈，并用直尺測量水解圈直徑（D）和菌落直徑（d），每個(gè)單菌株設(shè)置3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1 個(gè)皿。

1.2.6 種子測試 將協(xié)同降解菌群接種至液體專化缺碳培養(yǎng)基中，在30 ℃和200 r·min轉(zhuǎn)速條件下培養(yǎng)，直至菌懸液在600 nm 處的吸光值（OD）大于1.0，用無菌水將菌懸液稀釋成OD值分別為0.2、0.4、0.6、0.8 和1.0 的不同濃度（分別簡稱為OD 0.2、OD 0.4、OD 0.6、OD 0.8 和OD 1.0）。將表面消毒的黃瓜種子（75%酒精浸泡30 s，無菌水沖洗3 次，3%次氯酸鈉浸泡8 min，無菌水沖洗6 次）置于不同OD值的菌懸液中浸泡8 h，以無菌水為對照（CK），將浸泡后的種子置于鋪有雙層無菌濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿6 粒，分別加入7 mL無菌水，在28 ℃和70%～80%相對濕度條件下培養(yǎng)。試驗(yàn)共6 個(gè)處理，每個(gè)處理5 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1 個(gè)皿。

培養(yǎng)3 d 后統(tǒng)計(jì)黃瓜種子的發(fā)芽率，用萬分之一天平測定鮮質(zhì)量。采用EPSON EXPERSSION 4900 型掃描儀掃描黃瓜種子苗根系，然后用Win RHIZO 軟件進(jìn)行分析，獲得總根長、根體積、根表面積。采用Image J 測定胚軸長和莖長。統(tǒng)計(jì)種子活力指數(shù)。

采用EPSON EXPERSSION 4900 型掃描儀掃描黃瓜幼苗根系和葉片，然后用Win RHIZO 軟件進(jìn)行分析，獲得總根長、根體積、根表面積、根尖數(shù)和最大真葉的葉面積。采用直尺測量株高，采用數(shù)碼游標(biāo)卡尺測量莖粗，采用直接計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)，采用SAPD 儀測定最大真葉的葉綠素含量。

將黃瓜幼苗的地上部和地下部自莖底端分開后，分別用萬分之一天平測定鮮質(zhì)量，然后在105 ℃的烘箱中殺青30 min 后，85 ℃烘干直至恒重，再測定干質(zhì)量。

式中TDW、SDW 和RDW 分別表示全株干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量，PH 和SD 分別表示株高和莖粗（Sun et al.，2020）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用EXCEL 2016 和SPSS 23.0 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及方差分析，采用Tukey’HSD 法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜秸稈的降解特性與協(xié)同降解菌群的特征

黃瓜秸稈的降解率、木質(zhì)纖維素含量及秸稈-菌群混合培養(yǎng)液的OD、pH、纖維素酶活性的變化如圖1 所示。在15 d 的培養(yǎng)過程中，秸稈干質(zhì)量在培養(yǎng)0～6 d 迅速下降，6 d 時(shí)秸稈降解率達(dá)到73.3%；此后，秸稈干質(zhì)量的下降速率變慢，培養(yǎng)15 d 時(shí)秸稈降解率為80.7%。木質(zhì)纖維素組分（特別是纖維素）含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化趨勢與黃瓜秸稈干質(zhì)量基本一致。培養(yǎng)15 d 時(shí)，協(xié)同降解菌群對纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解率分別是78.8%、74.7%和49.4%。表明協(xié)同降解菌群能夠通過降解木質(zhì)纖維素組分有效降解黃瓜秸稈。

圖1 黃瓜秸稈降解特性與協(xié)同降解菌群特征隨時(shí)間的變化

在降解黃瓜秸稈的過程中，協(xié)同降解菌群與秸稈的混合培養(yǎng)液pH 在0～12 d 持續(xù)上升，且0～1 d 的上升速率最快，培養(yǎng)12 d 時(shí)達(dá)最高（8.79），隨后開始下降。培養(yǎng)液pH 的上升可能是由于在協(xié)同降解菌群降解黃瓜秸稈的過程中產(chǎn)生了堿性物質(zhì)所致。OD反映了培養(yǎng)液中微生物的密度。在協(xié)同降解菌群降解黃瓜秸稈過程中，其OD在培養(yǎng)1 d 后便急劇增加，此后平穩(wěn)上升并于培養(yǎng)6 d 后達(dá)到最大值（2.192），隨后開始緩慢下降。這說明，當(dāng)以黃瓜秸稈為唯一碳源時(shí)，協(xié)同降解菌群在短期內(nèi)（＜ 1 d）就能迅速大量繁殖并降解大部分黃瓜秸稈。與OD的變化特征相似，纖維素酶活性在培養(yǎng)0～9 d 呈現(xiàn)上升趨勢（其中0～6 d 上升迅速），培養(yǎng)9 d 后達(dá)到酶活性高峰（0.110 4 IU），此后呈緩慢下降趨勢。

綜上所述，黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群的生長繁殖情況與秸稈干質(zhì)量、木質(zhì)纖維素組分含量、培養(yǎng)液pH 和纖維素酶活性的變化具有一致性和關(guān)聯(lián)性：培養(yǎng)0～6 d 協(xié)同菌群繁殖迅速，pH 和纖維素酶活性迅速上升，而秸稈干質(zhì)量及纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的含量迅速減少，使得秸稈降解率迅速上升；后期協(xié)同降解菌群生長緩慢，各個(gè)指標(biāo)的變化趨勢也相應(yīng)變緩。

微生物碳源利用水平可以反映秸稈降解過程中微生物對不同碳源的利用程度。由表1 可知，協(xié)同降解菌群可以利用31 種碳源中的23 種，只有8種（L-Arginine、i-Erythritol、2-Hydroxy Benzoic Acid、4-Hydroxy Benzoic Acid、α-Cyclodextrin、Glycogen、Itaconic Acid 和α-Keto Butyric Acid）不能被利用。從六大類碳源物質(zhì)水平上看，黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群可以利用碳水化合物類、氨基酸類、羧酸類、酰胺/胺類和聚合物類的絕大部分?？傮w來看，黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群的碳源利用多樣性較高但具有一定的特異性，因本試驗(yàn)是以黃瓜秸稈為唯一碳源進(jìn)行篩選，由此推測黃瓜秸稈中只含有碳水化合物類、氨基酸類、羧酸類、酰胺/胺類和聚合物類五大類碳源物質(zhì)。

表1 協(xié)同降解菌群的碳源利用特征

2.2 黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群的群落組成和單菌株特性

在門水平下，協(xié)同降解菌群的優(yōu)勢群落（相對豐富度＞ 1%）為擬桿菌門（Bacteroidota）、變形菌門（Proteobacteria）、異常球菌門（Deinococcota）、放線菌門（Actinobacteriota）、厚壁菌門（Firmicutes）、疣微菌門（Verrucomicrobiota）、髕骨細(xì)菌門（Patescibacteria）和蛭弧菌門（Bdellovibrionota）等8個(gè)門。優(yōu)勢群落的占比達(dá)到97.88%，其中擬桿菌門占比最高，達(dá)64.36%（圖2-A）。在屬水平下，協(xié)同降解菌群的優(yōu)勢群落（相對豐富度＞ 1%）為、、、、、、、、、、和等12 個(gè)屬，在整個(gè)群落中占比達(dá)到97.88%（圖2-B）。

圖2 協(xié)同降解菌群的群落組成和分離單菌株的系統(tǒng)發(fā)育樹

從協(xié)同降解菌群中分離出33 個(gè)單菌株，基于16S rDNA 測序和BLAST 同源性比對構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹（圖2-C）。絕大多數(shù)的菌株與相似性最高的菌株同源性≥ 97%，但是菌株2-7 和4-24 與相似性最高的菌株同源性分別只有94%和95%（屬于新種屬）。絕大多數(shù)菌株分別屬于、、、、、、，、、、、、、、、、、、、、、和。

在剛果紅-纖維素培養(yǎng)基上產(chǎn)生水解圈表明單菌株具有降解纖維素的能力，水解圈直徑與菌落直徑比值（D/d）的大小可表示菌株降解纖維素能力的強(qiáng)弱。本試驗(yàn)共篩選出33 個(gè)單菌株，其中有15個(gè)單菌株產(chǎn)生水解圈，具有降解纖維素的能力（表2）。其中編號1-3 和5-33 的2 個(gè)菌株降解能力明顯高于其他菌株。由此可知，在黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群中，并非所有的菌株都具有降解纖維素的能力，其他的菌株可能發(fā)揮協(xié)同降解的間接作用或者參與下一步的物質(zhì)分解。

表2 協(xié)同降解菌群中單菌株的纖維素降解能力

2.3 黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群對黃瓜生長的影響

種子苗鮮質(zhì)量、根長和活力指數(shù)是反映種子苗生長狀況的重要指標(biāo)。不同OD的協(xié)同降解菌群對黃瓜種子苗鮮質(zhì)量和根系相關(guān)指標(biāo)的影響如圖3 所示。當(dāng)OD為0.4 和0.6 時(shí)，協(xié)同降解菌群會(huì)顯著增加黃瓜種子苗的鮮質(zhì)量，較CK 分別提高13.4%和16.0%。協(xié)同降解菌群對黃瓜種子苗的胚軸長無影響，但在OD為0.6 和1.0 時(shí)顯著提高了總根長，較CK 分別提高14.6%和21.2%。在所有OD處理下，協(xié)同降解菌群對黃瓜種子苗根體積和根表面積無顯著影響。雖然協(xié)同降解菌群在OD為0.6 和1.0 時(shí)顯著提高了種子的活力指數(shù)，但OD達(dá)到0.4 后所有OD處理間均無顯著差異。綜上所述，當(dāng)協(xié)同降解菌群的OD達(dá)到0.4時(shí)，能夠增加種子苗鮮質(zhì)量、總根長和活力指數(shù)，對黃瓜種子苗具有很好的促生作用。

圖3 協(xié)同降解菌群對黃瓜種子苗生長的影響

株高、莖粗、葉片數(shù)、最大葉面積和葉綠素含量是反映幼苗地上部生長發(fā)育的重要指標(biāo)。不同OD的協(xié)同降解菌群對黃瓜幼苗生長的影響如圖4。除OD 0.2 外，其他OD處理下的株高和莖粗均顯著高于CK，且各處理間的株高和莖粗無顯著差異。黃瓜幼苗的葉片數(shù)、最大葉面積、地上部鮮質(zhì)量和地上部干質(zhì)量在OD處理間表現(xiàn)出了與株高和莖粗相似的趨勢。表明當(dāng)OD達(dá)到0.4 時(shí)，協(xié)同降解菌群就能夠?qū)S瓜幼苗地上部生長起到明顯的促進(jìn)作用。但是，所有OD處理的黃瓜幼苗葉片葉綠素含量均顯著低于CK，這可能是因?yàn)閰f(xié)同降解菌群處理下葉片生長快，其葉面積擴(kuò)張使得葉綠素含量相對較低。由于OD達(dá)到0.4 后，所有OD處理下協(xié)同降解菌群顯著增加了幼苗地上部的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，說明雖然OD處理的幼苗葉片葉綠素含量低，但并未對植物光合產(chǎn)生不利影響?？偢L、根體積、根表面積和根尖數(shù)是反映黃瓜幼苗地下部生長情況的重要指標(biāo)。除了OD 0.2和OD 0.8，其他濃度的菌液均顯著促進(jìn)了總根長的增加，其中OD 0.4 的總根長增加最多，比CK 增加了57.3%。所有OD處理下的協(xié)同降解菌群均顯著增加了根體積，且OD達(dá)到0.4 后顯著增加了根表面積。值得注意的是，與CK 相比，僅OD 0.4處理顯著增加了幼苗根尖數(shù)，增幅為79.0%；地下部鮮質(zhì)量最大值也出現(xiàn)在OD 0.4 處理中。鮮質(zhì)量和干質(zhì)量是幼苗葉片光合和根系吸收水分與營養(yǎng)物質(zhì)綜合作用的結(jié)果，壯苗指數(shù)反映了幼苗的整體質(zhì)量，是對幼苗質(zhì)量進(jìn)行綜合評判的關(guān)鍵指標(biāo)。整體來看，當(dāng)OD達(dá)到0.4 后，所有OD處理間的幼苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和壯苗指數(shù)均顯著高于CK，且各OD處理間的干質(zhì)量和壯苗指數(shù)無顯著差異。綜合考慮，當(dāng)OD達(dá)到0.4 時(shí)，協(xié)同降解菌群能夠?qū)S瓜幼苗地下部生長和整體質(zhì)量起到明顯的促進(jìn)作用。

圖4 協(xié)同降解菌群對黃瓜幼苗生長的影響

3 討論與結(jié)論

大量研究表明，多菌株混合培養(yǎng)對秸稈的降解效果顯著優(yōu)于單菌株，不同菌株會(huì)分泌不同的纖維素酶系，多個(gè)酶系協(xié)同作用共同加快秸稈的降解（郭夏麗 等，2010；Jawed et al.，2019；Suksong et al.，2019）。本試驗(yàn)篩選的協(xié)同降解菌群能夠高效降解黃瓜秸稈（圖1），且對纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解率高于前人（Zheng et al.，2020；Chu et al.，2021）的研究結(jié)果。這主要是因?yàn)楸驹囼?yàn)以黃瓜秸稈為唯一碳源，采用?；碧寂囵B(yǎng)基經(jīng)過持續(xù)繼代直接篩選協(xié)同降解菌群，而不是用單菌株人工構(gòu)建復(fù)合菌群，有利于保持不同菌株的自然協(xié)同關(guān)系，避免菌株間產(chǎn)生拮抗作用。雖然前人報(bào)道了較多的人工組裝復(fù)合菌系（Jawed et al.，2019；Suksong et al.，2019；Zheng et al.，2020；Chu et al.，2021），但相關(guān)研究基本都是針對大田作物秸稈，而鮮見關(guān)于蔬菜秸稈協(xié)同降解菌群的研究報(bào)道。

瓜類作物秸稈的組成結(jié)構(gòu)與糧食作物秸稈（如水稻秸稈、玉米秸稈等）明顯不同，其養(yǎng)分含量較高，且組成比糧食作物秸稈更復(fù)雜。降解纖維素類物質(zhì)的酶類是一組酶，其相互配合、協(xié)同作用，最后表現(xiàn)為秸稈降解率的提升。本試驗(yàn)篩選獲得的黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群在門、屬水平下種類豐富，優(yōu)勢群落既包括擬桿菌、變形菌、放線菌和厚壁菌等常見菌屬，也包括異常球菌、疣微菌、髕骨細(xì)菌和蛭弧菌等稀有菌屬（圖2-A、2-B）。由于本試驗(yàn)的協(xié)同降解菌群對纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解率都相對較高（圖1），因此推斷自然篩選的協(xié)同菌群更有利于發(fā)揮不同菌株間的協(xié)同作用，同時(shí)有利于保持菌群的穩(wěn)定性。本試驗(yàn)從黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群中分離出的33 個(gè)單菌株中有近一半（15 個(gè)）的單菌株具有降解纖維素的能力，說明有些菌株雖然沒有分解纖維素的能力，但是可能參與秸稈降解的后續(xù)物質(zhì)變化過程或者維持協(xié)同菌群的穩(wěn)定性。需要注意的是，不同菌株纖維素的降解圈只能表明對該底物的降解能力，而對自然界中復(fù)雜底物的降解率與不同纖維素降解菌所產(chǎn)生的分解酶的配比、活性及適宜底物、所在環(huán)境條件都有關(guān)聯(lián)。

種子試驗(yàn)和幼苗試驗(yàn)均表明，當(dāng)黃瓜秸稈協(xié)同降解菌群的OD達(dá)到0.4 時(shí)，就能夠?qū)S瓜種子苗和幼苗生長及質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)起到明顯的改善效果（圖3、4）。當(dāng)協(xié)同降解菌群OD超過0.4 時(shí)，對黃瓜種子苗和幼苗的促生效果并沒有進(jìn)一步增加，表明此密度的降解菌群已占領(lǐng)了種子根系的最大表面積和有效位點(diǎn)，并發(fā)揮最大效能。因此，本試驗(yàn)篩選的協(xié)同降解菌群不僅能夠高效降解黃瓜秸稈，而且對黃瓜生長有促進(jìn)作用。根據(jù)前人的研究報(bào)道，能夠起到促根壯秧效果的微生物種類繁多，如（Kloepper et al.，2004）、（Fu et al.，2017）、（Hu et al.，2019）和（Prathibha &Siddalingeshwara，2013）等，而這些菌也正是本試驗(yàn)篩選獲得的能夠協(xié)同降解黃瓜秸稈的菌種（圖2-C）。

總體來看，本試驗(yàn)基于自然協(xié)同的原理篩選獲得的協(xié)同降解菌群不僅能夠高效降解黃瓜秸稈，而且對黃瓜生長有明顯的促進(jìn)效果。采用較低濃度（OD=0.4）的菌懸液，即可獲得較好的促生 效果。