蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物之一，能为人体提供维生素、矿物质等必需的营养物质。据国家统计局数据显示，2021年我国蔬菜种植面积约为2.19×107嗯2产量约7.6711亿吨。
随着人们生活水平的不断提高，蔬菜消费也在悄然改变。越来越多的消费者意识到蔬菜的功能性和生物活性。对具有高安全性、营养和生物活性的蔬菜产品的需求正在不断增加。
水培是受控环境条件下无土栽培的一种方式，可以利用无土生长介质或营养液来促进更快的生长、更高的产量和更好的养分利用效率。与传统的土壤栽培相比，水培法节约了土壤资源，提高了水分利用效率，减少了化肥和农药的用量，减少了温室气体排放。
同时，在人工控制的温室中建立水培系统也可以避免极端天气和土壤污染对蔬菜产量和质量的影响。目前，以生菜、芹菜和番茄为代表的多种园艺植物可以通过水培法生产。
莴苣和芹菜是全球广泛食用的绿色蔬菜。它们不仅富含各种营养素和植物化学物质，包括膳食纤维、维生素C、酚类和黄酮类化合物，还具有生长周期短、经济价值高、生态效益好、适合各种栽培环境等特点。
本研究在生菜和芹菜水培体系中应用了两种联合微生物接种剂 Arthrobacter pascens BUAYN-122 和 Bacillus subtilis BUABN-01。栽培试验后，对莴苣和芹菜的农艺性状、理化性质和营养品质进行监测。本研究的目的是评估微生物接种剂在生菜和芹菜栽培过程中水培系统中的应用。
莴苣「北子NO.4」种子由北京农业大学莴苣研究组慷慨捐赠。芹菜「翠琴1号」种子购自中国北京市农林科学院。 种子萌发3-10天后，选择生长和根长相似的幼苗，并将其移至新的1/2 MS平板中。
微生物接种剂分别接种根尖每株幼苗2.5 μL，对照组接种等体积无菌水。随后将平板在光照培养箱中培养2-3周。通过测量幼苗的主根长度、侧根数和鲜重来确定两种微生物接种剂的植物促进生长活性。
实验于2022年1月至3月在BUA的一个智能温室中进行。将莴苣和芹菜的幼苗播种在装满泥炭、蛭石和珍珠岩的 50 格塞盘中。当幼苗长到三叶一中心时，选择生长一致的幼苗，并建立垂直水培系统。
水培系统由36孔圆柱形水培柱的上层、底部梯形水箱和自动循环装置组成。在水培系统中使用了用于叶菜的标准水培营养液。上述微生物接种剂与等体积混合，进一步接种，终浓度为5×105营养液中的CFU/mL。
实验涉及4个处理：（1）CKL：不复方微生物接种剂的营养液作为空白对照;（2）TL：与微生物接种剂联合的营养液用于生菜栽培;（3）CKC：不含复方微生物孕育剂的营养液，用于芹菜栽培作为空白对照;（4）TC：与微生物接种剂联合用于芹菜栽培的营养液。每次处理一式三份（108株幼苗）。
当莴苣和芹菜达到商品成熟时，收获各处理生长均匀的植株，并进一步评价其相关的农艺、理化和营养特性。
幼苗形态特征表明，莴苣BUAYN-122和枯草芽孢杆菌BUABN-01均能促进莴苣和芹菜地上部分的生长。A. pascens BUAYN-122显著提高了莴苣和芹菜幼苗的主根长、侧根数和鲜重。
与对照组相比，接种莴苣和芹菜鲜重分别增加了144.4%和300.9%。枯草芽孢杆菌BUABN-01对莴苣和芹菜幼苗侧根数和鲜重表现出显著的促生长活性，但对莴苣幼苗主根长度表现出显著的抑制活性。
分别对成熟莴苣和芹菜的农艺和理化特性进行了30 d和45 d水培栽培的评价。微生物接种显著改善了莴苣和芹菜的形态特征。TL和TC的AGFW分别为50.60 ± 4.16 g和58.87 ± 3.16 g，分别是对照组的1.98倍和1.30倍。
TL和TC的UGFW分别为10.00±2.64和24.80±3.53 g，分别是对照组的1.88倍和1.21倍。TL的株高为15.71±1.11 cm，显著高于CKL的株高。此外，CKC和TC的芹菜株高差异不显著。
TL和TC的根长分别为24.29 ± 2.16和31.53 ± 5.46 cm，显著高于CKL和CKC。同时，微生物接种剂对莴苣叶长、叶宽和芹菜叶宽的改善效果不显著。此外，TL和TC的叶片数和PDHA活性显著提高。
如今，水培栽培在世界范围内越来越受欢迎并不断增加，因为它可以提供更高的产量和更高质量的产品，提高水分和养分利用效率，并减少土壤传播的病虫害。
此外，优化的微生物接种剂被认为是农业生产力的新前沿之一。水培研究主要集中在产量成分、养分效率、环境控制等方面。然而，很少有研究关注水培栽培系统中的微生物接种剂。本研究旨在评估微生物接种剂在水培栽培系统中的应用。
先前的研究表明，许多 PGPR 为寄主植物提供了许多好处，包括促进植物生长、改善营养质量、延长保质期和抑制植物病原体。
本研究使用两种微生物接种剂 A. pascens BUAYN-122 和 B. subtilis BUABN-01。在我们之前的研究中，枯草芽孢杆菌BUABN-01可以在使用堆肥废蘑菇基质的幼苗试验期间显着促进生菜生长。
此外，节杆菌属是耐金属的放线菌，在许多污染环境中被称为生物修复接种剂。先前的研究表明，节杆菌属参与土壤磷代谢，可以改善磷酸盐的溶解。据报道，许多PGPR可以诱导植物侧根的形成，例如芽孢杆菌属和假单胞菌属。
本研究通过平板育苗试验表明，莴苣BUAYN-122和枯草芽孢杆菌BUABN-01均能显著提高莴苣和芹菜幼苗的鲜重和侧根数。两种微生物接种剂BUAYN-122和BUABN-01诱导生菜和芹菜侧根，进一步提高植物根系的养分吸收和植物生长。
植物生长促进活性可以通过释放植物激素来介导。此外，之前的一项研究还表明，接种 CM11 假单胞菌菌特异性诱导与侧根形成相关的遗传途径。
两种微生物接种剂在水培栽培中的应用显著提高了成熟莴苣和芹菜的农艺性状，包括AGFW、UGFW、根长和叶数。先前的研究表明，在无土栽培系统中施用PGPRs可以提高植物利用有机养分的效率，从而提高产量、株高和根长。
本研究通过微生物接种刺激侧根生长，进一步促进了水培环境中养分的吸收和利用。微生物接种的莴苣和芹菜的AGFW分别比对照组高1.98和1.30。根脱氢酶可以反映生物细胞的活性状态和利用培养基营养物质的能力。
这两种微生物接种剂还可以显著提高生菜和芹菜的PDHA活性。结果表明，水培系统中的微生物接种不仅可以促进侧根的形成，还可以促进根系的活性，从而增加生物量积累和产量。
先前的研究表明，PGPRs可以改善植物的氮和磷代谢，导致蛋白质含量的增加。此外，两种微生物接种剂均显著改善了芹菜的可溶性糖和TDF含量，但对莴苣的可溶性糖和TDF含量没有显著影响。
这可能是由于微生物接种剂大大提高了生菜的产量，导致生菜中每单位质量的可溶性糖和TDF含量降低。叶菜类蔬菜富含Vc、花青素、酚类和类黄酮，富含强大的抗氧化活性和潜在的健康有益功能。
这些生物活性化合物在体内和体外显示出抗糖尿病，抗炎和降低胆固醇的活性。最近的一份报告显示，较高的生菜摄入量与较低的肝癌和慢性肝病风险有关。
此外，植物蛋白摄入量与心血管疾病死亡率和血压呈负相关，并且与乳腺癌风险降低相关。本研究发现，微生物接种显著提高了莴苣中花青素、总酚和类黄酮的含量。
两种微生物接种剂均显著促进了莴苣和芹菜地上和地下部分的生长。在水培系统中加入微生物接种可显著提高根系活性，可促进植物更好地从环境中吸收养分，产生更多的次生代谢产物。
在莴苣栽培中应用两种菌绒毛虫真菌和木霉改善了植物次生化合物的生物合成。这些结果表明，在水培系统中添加PGPRs可以显著提高生菜的营养品质和抗氧化能力。
此外，本研究中使用的莴苣是富含花青素的紫叶莴苣，而芹菜品种则缺乏花青素。因此，由于花青素含量低，它对芹菜的影响可能较小。
综上所述，2种微生物接种剂BUAYN-122和枯草芽孢杆菌BUABN-01对水培莴苣和芹菜的农艺性状具有显著的促进作用，包括地上地下生物量、根长和叶数。
微生物接种显著改善了两种蔬菜的根系养分吸收和叶片光合作用，包括根系活性， Pn、Gs和总 Chl 含量。此外，微生物接种进一步提高了两种蔬菜的营养品质，包括总蛋白、Vc和总酚含量。
此外，微生物接种显著提高了供试紫叶莴苣的花青素含量。这些结果表明，在水培系统中应用微生物接种剂是一种非常有效且很有前途的叶菜栽培方法。
