增强小麦对盐胁迫的耐受性：产黄青霉作为生物制剂提升作物表现

《BMC Plant Biology》：Enhancing wheat resilience to salinity: the role of endophytic Penicillium chrysogenum as a biological agent for improved crop performance

为缓解盐胁迫对小麦的影响，研究人员探究产黄青霉 CM022 作用，发现其可提高小麦耐盐性，意义重大。

　　# 增强小麦盐胁迫耐受性的新希望：产黄青霉的神奇功效
在广袤的农田里，小麦作为全球重要的粮食作物，默默为人类提供着赖以生存的能量。然而，如今它却面临着一个严峻的挑战 —— 土壤盐渍化。盐渍化的土壤就像一片 “毒地”，严重影响着小麦的生长发育，干扰其蛋白质合成、脂质代谢、光合作用效率、水分吸收和离子平衡等关键生理和代谢过程，导致小麦产量大幅下降，这对全球粮食安全构成了巨大威胁。

传统应对盐胁迫的方法，如引入耐盐基因、基因型选择和传统育种技术，存在成本高、育种周期长等问题；转基因技术虽有进展，但也面临基因丢失、监管限制和成本高昂等困境。在此背景下，寻找一种可持续且经济有效的解决方案迫在眉睫。于是，来自伊朗研究人员将目光投向了微生物内生菌，尤其是产黄青霉（Penicillium chrysogenum）CM022，期望它能成为拯救小麦的 “救星” ，相关研究成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上。

研究人员开展了一系列实验，主要采用了真菌分离鉴定、种子处理与培养、生理生化指标测定以及统计分析等关键技术方法。从伊朗沿海地区采集盐生植物，分离出 CM022 菌株；对小麦种子进行消毒和接种处理，在不同盐浓度条件下培养；测定种子发芽率、植株生长指标、光合作用色素含量、氧化应激指标、渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性等；运用统计分析方法评估数据差异和相关性。

产黄青霉 CM022 的耐盐性

研究发现，随着培养基中盐浓度的增加，产黄青霉 CM022 的菌落直径逐渐减小，但它能在高达 100mM NaCl 的盐浓度下生长，这表明其具备一定的耐盐能力，可能存在激活抗氧化防御系统等适应机制。

盐胁迫下小麦的发芽和幼苗生长

在体外实验中，接种产黄青霉 CM022 的小麦种子发芽率显著提高，平均发芽时间缩短，平均发芽率增加。在 150mM NaCl 盐胁迫下，接种种子的发芽率高达 100%，而非接种种子发芽率明显降低。同时，接种种子的根长、苗高、幼苗鲜重和干重等形态指标也得到显著改善，发芽活力指数（GVI）提高。例如，在 150mM NaCl 盐胁迫下，接种种子的根长比未接种的增加了 169%。通过计算盐胁迫耐受性指数发现，接种产黄青霉 CM022 能显著提高小麦幼苗在盐胁迫下的生长和生物量积累能力。主成分分析（PCA）和相关性分析也进一步证实了接种该菌对促进种子发芽和幼苗生长的积极作用。

温室条件下小麦的生长和生化特性

在温室实验中，盐胁迫总体上抑制了小麦的生长，但接种产黄青霉 CM022 显著改善了小麦的生长状况。在 150mM NaCl 盐胁迫下，接种菌的小麦植株高度、叶长、叶宽、根长、幼苗鲜重和干重分别增加了 16.6%、19%、52%、116%、82.4% 和 87.7%。

从植物生理角度来看，接种该菌对光合作用色素有重要影响。在非接种植株中，盐胁迫导致叶绿素 a（Chl a）和叶绿素 b（Chl b）含量显著下降，而接种植株的色素含量在对照和胁迫条件下均较高，尽管随着盐浓度增加也有所下降，但仍高于非接种植株。例如，在 150mM NaCl 盐胁迫下，接种植株的 Chl a 含量比非接种植株高 36%。同时，接种菌还提高了类胡萝卜素的保留率，增强了植株的光保护能力。

相对含水量（RWC）方面，接种产黄青霉 CM022 增加了小麦叶片的 RWC，在 50 和 100mM NaCl 盐胁迫下效果更为明显，平均比非接种植株增加 140%，这表明该菌有助于维持叶片的水分状态。

氧化应激指标方面，盐胁迫下小麦叶片的 H₂O₂和丙二醛（MDA）含量增加，而接种产黄青霉 CM022 有效降低了这些指标。在 150mM NaCl 盐胁迫下，接种植株的 H₂O₂含量比非接种植株降低了 77%，MDA 含量在 100 和 150mM NaCl 盐胁迫下分别降低了 79% 和 41.7%，这说明该菌能够减轻盐胁迫引起的氧化损伤。

渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖在盐胁迫下含量增加，接种产黄青霉 CM022 进一步提高了它们的含量。在 150mM NaCl 盐胁迫下，接种植株的脯氨酸含量比非接种植株增加了 36%，可溶性糖含量在所有盐浓度下均显著提高，这有助于维持细胞的渗透压，增强植株的耐盐性。

此外，盐胁迫诱导小麦植株产生次生代谢产物，接种产黄青霉 CM022 增加了酚类、黄酮类化合物的含量，提高了抗氧化活性。在 150mM NaCl 盐胁迫下，接种植株的黄酮类含量比非接种植株增加了 111.8%。同时，该菌还增强了抗氧化酶的活性，如过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和抗坏血酸过氧化物酶（APX），在 150mM NaCl 盐胁迫下，这些酶的活性分别比非接种植株提高了 34.9%、37.4%、53.9% 和 35.8%，有效清除了活性氧（ROS），减轻了氧化损伤。

再次通过 PCA 分析发现，接种产黄青霉 CM022 与植物生长、抗氧化能力和渗透调节物质之间存在正相关关系，表明该菌能够协调改善小麦在盐胁迫下的生长和生理反应。

综合来看，本研究表明产黄青霉 CM022 可作为一种有效的生物接种剂，通过改善渗透调节（积累脯氨酸和可溶性糖）和增强抗氧化活性（积累酚类和黄酮类化合物），降低 H₂O₂和 MDA 水平，提高抗氧化酶活性，减轻氧化损伤，增强小麦对盐胁迫的耐受性，提高盐胁迫下小麦的种子发芽率、生物量和形态特征。这为解决小麦种植中的盐胁迫问题提供了一种有前景的、环保的方法。不过，研究人员也指出，未来还需进一步开展田间试验，并深入探究其潜在的分子机制，以更好地将这一成果应用于可持续农业生产中。