当归作为高价值中药材，近年来受土传病害频发、根际环境恶化等影响，产量与品质面临严重制约。植物根际促生菌（PGPR）是替代化肥农药的重要途径，但益生菌在当归种植中的应用效果及作用机制尚不清晰。

中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室王若愚研究员团队围绕当归土传病害绿色防控开展系统性研究，取得了当归微生物种植从单菌促生到复合菌剂协同调控的系列进展。

研究团队在前期工作的基础上，探究了解淀粉芽孢杆菌菌剂在化肥与有机肥施用条件下对当归生长及药用代谢物含量的影响。结果显示，该菌剂在不同使用场景下均能稳定显著促进当归生长、提升产量。菌剂与有机肥配施显著提高了莽草酸、异阿魏酸等当归多种关键药用相关次生代谢物的含量，提示生防菌剂+有机肥组合可能更有利于药用品质提升。

进一步转录组分析表明，该组合对苯丙烷类代谢物水平的影响更大，并上调了更多与激素相关基因的表达。该研究为解淀粉芽孢杆菌在可持续农业中的进一步研究与实际应用提供了理论支撑。

团队在当归根际测试了三种PGPR，包括一种假单胞菌和两种芽孢杆菌。结果显示，由三菌株构成的复合菌剂（CMA）在当归促生增产、抑制麻口病、促进有效药效成分积累等方面表现最优。进一步发现芽孢杆菌成员促进了丛枝菌根真菌（AMF）在收获期当归根部的定殖，这些AMF似乎是利用根部和根际分泌富集的脂质（包括棕榈酸、亚油酸和鞘脂）作为碳源和共生信号，从而发挥对宿主的促生和抗病作用。

值得注意的是，单一使用假单胞菌菌剂表现出和CMA复合菌剂相当的促生抗病功效，但在药效成分积累方面受限。该菌剂的生防效应可能与其在根际土壤中氮含量的显著富集有关。此外，CMA通过增强宿主苯丙烷代谢途径促进当归品质提升。本研究强调了功能互补型微生物菌剂是一种有前景且可持续的策略，能够同步提高产量和改善品质，从而综合提升当归药用价值。

两项研究分别从激素与苯丙烷代谢调控以及“功能互补菌群—AMF协同作用”两个层面，揭示了微生物介入对当归生长和药用成分积累的调控机制，为“生防菌调控—宿主响应—品质形成”提供了重要的实验依据，并为相关机制研究奠定了坚实基础。

相关研究成果分别以 An attapulgite–Bacillus amyloliquefaciens biocontrol agent increases growth and medicinal metabolite content in Angelica sinensis by modulating hormonal and phenylpropanoid pathways和Functionally complementary bacterial inoculant coordinates arbuscular mycorrhizal fungi to improve Angelica sinensis root yield and quality为题，发表在期刊 BMC Plant Biology和iMetaOmics上。西北研究院博士毕业生刘洋和助理研究员张宗瑜分别为两篇论文第一作者，王若愚研究员为通讯作者。研究得到中国科学院国际合作局全球共性挑战专项、甘肃省科技重大专项、甘肃省国际科技合作基地及甘肃省自然科学基金的资助。

论文链接：

1. https://doi.org/10.1186/s12870-025-07948-y

2. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/imo2.70091

生物菌剂施用促进当归根中苯丙烷类化合物的积累

复合微生物菌剂促进当归生长并改善药用品质的概念机制图