3讨论
IAA是PGPR改善植物生长最自然和最直接的重要机制之一。蜡样芽胞杆菌(B.cereus)So3Ⅱ和枯草芽胞杆菌(B.subtilis)Mt3b菌株通过分泌IAA促进植物生长和发育。在本研究中，通过转录组学发现，贝莱斯芽胞杆菌WB菌株上调了与IAA合成有关的基因，通过平板促生能力测定实验发现，WB菌株具有分泌IAA的能力，且随生长周期变化而变化，能够持续有效地为植物提供促进生长的物质。这可能是WB菌株促进西瓜幼苗生长的原因之一。
图9转录组和qRT-PCR基因验证
纤维素酶能将纤维素分解为葡萄糖或植物可利用的物质，纤维素酶也是微生物能够产生的特殊酶。纤维素是真菌细胞壁的主要成分，纤维素酶可以降解病原真菌的细胞壁，从而抑制病原真菌的生长，具有抵抗真菌疾病的能力。在本研究中，WB菌株可以在羧甲基纤维素钠培养基上生长且具有明显的透明圈，表明WB菌株具有产纤维素酶的能力。
N、P和K元素是植物生长和发育所需的重要营养物质。然而，土壤中不溶性的磷、钾不能直接被植物利用。PGPR作为植物的有效转换因子，可以将土壤中的不溶性养分分解成植物可以直接吸收的成分。蜡样芽胞杆菌作为一种溶解钾的细菌，可以溶解钾长石中的钾，从而促进马铃薯(Solanumtuberosum)的生长和产量。
Shen等从土壤中发现的3种PGPRs具有较高的固氮、解磷和解钾能力，能够促进土壤肥力和猕猴桃(Actinidia chinensis)的生长发育。此外，在接种假单胞菌PsA15和PsD6、多粘芽胞杆菌(B.polymyxa)BcP26和草分枝杆菌(Mycobacterium grasses)MbP18后，棉花(Gossypium hirsutum)和豌豆(Pisum sativum)的N、P和K含量明显提高，显著增加了植物的根和芽的生长。本研究中，WB菌株具有解磷、解钾和固氮的能力；接种WB菌株后，西瓜植株的根长、株高、茎粗、根节数、根干重和地上部鲜重都明显高于CK处理，可能与WB菌株具有解磷、解钾和固氮能力有关。
与CK相比，WB4和WB6的西瓜植株在GO功能注释中具有相同的10条DEGs注释的途径。推测WB菌株可能对西瓜植株有相对稳定的影响。
与促进生长有关的3个信号通路，即半萜和三萜类化合物的生物合成、苯丙氨酸生物合成和植物激素信号转导。在KEGG富集分析中也显示出相同的结果。α-亚麻酸对茉莉酸(jasmonic acid,JA)的生物合成有重要影响，在本研究中，发现DEGs在α-亚麻酸代谢途径中富集(图7A)，并且有5个基因上调了1.20~2.88倍，其中有2个编码13-脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)的基因，其余3个基因编码加双氧酶(dioxygenase,DOX)、氧化烯合酶(allene oxide synthase,AOS)和氧化还原酶，他们是JA生物合成途径的关键基因。有研究发现JA在植物生长和发育中起着关键作用。在氧化烯合酶AOS和氧化烯环化酶(al‐lene oxide cyclase,AOC)的作用下，生成12-氧植物二烯酸(12-oxo phytodienoic acid,OPDA)，之后通过这些关键基因在生物体的不同细胞器中发生连续作用，最终生成JA，可见以上基因对合成JA起着至关重要的作用。西瓜植株应用贝莱斯芽胞杆菌WB菌悬液处理后，西瓜叶片JA的含量上调，说明贝莱斯芽胞杆菌WB通过调控JA生物合成途径的关键基因表达和JA含量促进植株的生长和发育。
脂肪酸的延长和脂肪酸的生物合成途径与植物生长促进有关。在WB6处理的KEGG富集结果中，发现6个DEGs富集在脂肪酸延长和脂肪酸生物合成途径中。转录因子如MYB、NAC和ERF已被证明与植物促生长有关，并可通过转录调控机制在植物生长和发育中发挥作用。以上转录因子在经WB菌株处理后也被上调。说明WB菌株可以通过上调与促生有关的信号通路和转录因子来促进西瓜植株的生长。
4结论
本研究利用平板实验测定了贝莱斯芽胞杆菌WB菌株的促生能力，用WB菌悬液处理西瓜种子和植株，研究其对西瓜植株的促生效应，并用转录组学研究其促生机制。结果显示，贝莱斯芽胞杆菌WB菌株具有产IAA、纤维素酶、解磷、解钾和固氮的能力，能够提高西瓜植株生长指标，并激活和上调了与植物促生长相关的信号通路和转录因子，促进了西瓜植株的生长。本研究为其在农业生产上的进一步应用提供理论依据和支撑。