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为应对干旱对农业的威胁，研究人员探究 PGPR 提升作物耐旱机制，发现其可通过多种方式增强作物耐旱性，为培育耐旱作物提供理论支持。
在全球气候变化的大背景下，干旱已成为农业生产的 “头号公敌”。频繁且严重的干旱事件，让农作物的生长和产量遭受重创，全球粮食安全也因此拉响警报。每年因干旱导致的粮食减产可达数百万吨甚至超 3000 万吨，这不仅影响人们的餐桌，还带来巨大的经济损失。如何帮助农作物抵御干旱，成为农业领域亟待攻克的难题。
在这样的困境中，浙江农业科学院数字农业研究所等机构的研究人员将目光投向了根际微生物，尤其是植物根际促生菌（Plant Growth - Promoting Rhizobacteria，PGPR），并展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Plant Growth Regulation》上，为解决干旱问题带来了新的希望。
研究人员主要运用了微生物群落分析技术，对不同作物根际微生物群落结构进行解析，探究其在干旱条件下的变化规律；通过生理生化实验，测定作物在干旱胁迫下的各项生理指标，评估 PGPR 对作物生长和耐旱性的影响；还采用基因表达分析技术，研究 PGPR 影响作物耐旱性的分子机制。
研究首先聚焦于作物根际微生物群落组成及其与干旱的关系。作物根际微生物种类繁多，细菌占比最大，约为 99%，野生酵母和真菌占比较小。不同作物的根际微生物组成差异明显，如禾本科作物根际以厚壁菌门（Firmicutes）为主，豆科作物则多为根瘤菌属（Rhizobium sp.）。干旱来临时，根际微生物的结构和丰度会发生显著变化，革兰氏阳性菌（如厚壁菌门、放线菌门等）的丰度增加，而革兰氏阴性菌（如变形菌门、疣微菌门等）的丰度下降。这主要是因为革兰氏阳性菌能形成孢子，且细胞壁较厚，更适应干旱环境。
接着，研究深入剖析了 PGPR 促进作物生长的机制。作物通过根系分泌物调节根际微生物群落，而 PGPR 能感知这些信号并作出响应。例如，PGPR 会偏好作物分泌的芳香有机酸，被吸引到根际。同时，PGPR 也会分泌挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）来调节根际微生物间的相互作用，抑制病原菌，促进作物生长。此外，PGPR 还能合成并分泌植物激素，如生长素（IAA）、乙烯（ETH）等，调节作物激素水平，促进根系生长和养分吸收。
在干旱胁迫下，作物与 PGPR 之间存在着复杂的相互作用。一方面，作物在干旱时会改变自身的生理生化过程，如减少光合产物向根系的运输，导致根际微生物可利用的碳源减少，部分微生物迁移离开。但另一方面，作物也会通过增加根系分泌物的分泌，吸引有益的 PGPR，增强与它们的联系。而 PGPR 对作物的影响则更为积极，它能增强作物的耐旱性，提高作物的相对含水量和种子产量，促进作物的光合作用和养分吸收，还能调节作物的开花、结果和衰老进程，帮助作物尽快度过逆境。
研究还发现，不同作物对 PGPR 的响应存在差异。在对比多种 C3 和 C4 作物后发现，C4 作物在接种 PGPR 后，生物量恢复更好，光合作用和抗氧化能力更强。例如，接种 AMF 的柏树和橙子在干旱胁迫下生长状况明显优于未接种的植株，接种 Azospirillum lipoferum（B2 和 B3）的小麦幼苗耐旱性显著提高。
综合来看，该研究全面且深入地揭示了 PGPR 提升作物耐旱性的机制。研究表明，土壤、微生物和作物构成了一个相互作用的共生系统，在干旱等逆境下，它们通过信号传递和物质交换，共同应对环境挑战。PGPR 在增强作物耐旱性方面发挥着关键作用，深入研究和利用根际微生物的促生长功能，对实现可持续农业发展意义重大，为培育耐旱作物品种提供了理论依据和实践指导。未来，有望通过调控作物与根际微生物的相互作用，开发出更有效的农业措施，帮助农作物在干旱环境中茁壮成长，保障全球粮食安全。
