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为探索盐生植物微生物群，研究人员以海蓬子为对象，用 PBSW 培养基驯化微生物，提升了可培养性，意义重大。
盐碱地农业困境与盐生植物微生物组研究的兴起
在全球范围内，土壤盐碱化正成为农业生产的巨大挑战。据统计，超过 8 亿公顷的世界土地受到盐害影响，全球气候变化和海平面上升更是让这一问题雪上加霜，预计全球土地的农业产量因此可能损失约 20%。在这样的背景下，盐生植物走进了科学家的视野。这些植物能够在高盐土壤中生长繁殖，海蓬子（Salicornia europaea L.）便是其中的佼佼者，它属于苋科一年生盐生植物，能耐受高达 1000 mM 的盐浓度，具有多种经济价值，可作为美食、饲料、油料种子，还能用于提取膳食纤维等。
然而，盐生植物适应高盐环境的机制一直是个谜。研究发现，植物与微生物之间存在着紧密的联系，盐生植物的耐盐机制很可能与它们体内的耐盐微生物群（microbiota）有关。但目前，对于海蓬子微生物组在盐胁迫环境下的研究还非常有限，尤其是在埃及和中东及北非地区。而且，传统培养方法只能培养出不到 1% 的微生物，这使得对植物内生微生物多样性的研究困难重重。因此，探索盐生植物微生物群的奥秘，开发更有效的培养方法，成为了农业领域亟待解决的问题。
研究团队与研究概况
为了揭开盐生植物微生物组的神秘面纱，来自开罗大学、德国霍恩海姆大学、莱布尼茨蔬菜和观赏作物研究所等机构的研究人员组成了研究团队。他们以生长在埃及亚历山大地中海沿岸盐胁迫环境下的海蓬子为研究对象，开展了一系列深入研究。该研究成果发表在《Plant and Soil》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。在样本采集方面，他们从 Mariout 湖的盐胁迫野生植物环境中采集了海蓬子的植物样本、根际土壤样本以及附近海水样本。在微生物培养方面，使用了标准的缺氮复合碳源培养基（CCM）和植物肉汤基海水培养基（PBSW）。通过培养依赖（CFUs 计数等）和培养独立（qPCR、DGGE 分析等）的方法，对海蓬子内生微生物群进行分析。同时，对代表性菌株进行 16S rRNA 基因测序，以确定其分类和多样性。
研究结果
- 培养基对海蓬子微生物可培养性的影响：研究发现，海蓬子内生微生物群在植物根际（endo-rhizosphere）和叶际（endo-phyllosphere）均有密集分布。PBSW 培养基显著提高了微生物的可培养性，与标准化学合成培养基（1/10 CCM 30）相比，CFUs 数量增加了 10 倍以上，从 qPCR 计算的细菌细胞数量来看，PBSW 培养基的可培养性提高了 40 多倍，达到 2.19%。
- 体外驯化对微生物生长和群落组成的影响：通过连续三步体外驯化实验，发现叶际微生物群在体外驯化过程中，OD 值显著高于根际微生物群。在驯化初期，1/10 CCM 30 培养基支持更密集的生长和生物量生产，但随着驯化步骤的增加，PBSW 培养基的优势逐渐显现，两种培养基之间的差异逐渐减小。在生长速度方面，随着驯化步骤的增加，微生物的倍增时间（DT）逐渐缩短，在第三步驯化时，PBSW 培养基中叶际微生物群的 DT 缩短至 22.3 小时，根际微生物群的 DT 缩短至 25.13 小时。
- 微生物群落组成分析：DGGE 分析结果显示，体外驯化的 PBSW 培养物与 1/10 CCM 30 培养物形成了不同的聚类，且 PBSW 培养物更接近原始母培养物。这表明培养基的营养成分对微生物群落组成有显著影响。对 154 个代表性菌株进行 16S rRNA 基因测序后发现，海蓬子微生物群主要由变形菌门（Pseudomonadota）、厚壁菌门（Bacillota）和放线菌门（Actinomycetota）组成，其中 Halomonas 属占主导地位。此外，还首次从海蓬子中培养出了 Gracilibacillus、Metabacillus 等 5 个属的微生物。
- 盐浓度对微生物多样性的影响及体外驯化的效果：研究发现，随着盐浓度的增加，微生物多样性降低。在 30% NaCl 浓度下，51 个菌株表现出良好的生长，这些菌株主要属于 Halomonas、Kushneria 等属。体外驯化并没有增加盐生植物微生物的多样性，但使一些真正的盐生微生物在高盐浓度下更加突出。在属水平上，驯化导致根际中 Halomonas 属占主导地位，叶际中 Bacillus、Gracilibacillus 等 4 个属在驯化过程中生长良好。
研究结论与意义
该研究通过先进的培养组学策略，利用 PBSW 培养基为海蓬子微生物的体外培养和驯化创造了类似原位的环境。与盐标准培养基相比，PBSW 培养基更具兼容性，显著提高了微生物的可培养性，有助于探索更多细菌多样性，还能培养以前未报道或不可培养的微生物。这种量身定制的体外驯化策略可用于恢复和鉴定盐生植物核心微生物群，为未来合成群落（SynCom）的应用提供了可能，有望替代繁琐的单一纯菌株群落构建工作，为盐碱地农业的发展提供了新的思路和方法。这一研究成果对于推动微生物介导的盐碱地农业策略具有重要意义，为解决全球盐碱地农业生产问题提供了有价值的参考。
