植物促生菌 Zobellella sp. DQSA1 缓解薏苡盐碱胁迫及促生机理研究

《BMC Plant Biology》：Effects of the plant growth-promoting rhizobacterium Zobellella sp. DQSA1 on alleviating salt-alkali stress in job’s tears seedings and its growth-promoting mechanism

为探究植物促生菌 Zobellella sp. DQSA1 对薏苡盐碱胁迫的缓解作用，研究发现其可调节激素、促进生长，为盐碱地农业提供理论支持。

　　# 植物促生菌 Zobellella sp. DQSA1 缓解薏苡盐碱胁迫及促生机理研究
在广袤的土地上，盐碱地如同顽固的 “毒瘤”，严重制约着全球农作物的产量。据统计，全球约 9.522 亿公顷的土地受盐碱胁迫影响，仅我国东北地区，就有超 70% 的草原遭受碱性土壤的困扰。盐碱地中，中性盐、碳酸钠（Na2?CO3?）和碳酸氢钠（NaHCO3?）等无机物质大量存在，使得土壤 pH 值飙升，这不仅抑制了作物的生长，还对其造成了严重损害，让农作物的生长举步维艰。

薏苡（Coix lacryma-jobi L.）作为一种古老的禾本科植物，拥有极高的营养和药用价值，在中国被广泛应用于医药和食品领域。然而，当薏苡 “落户” 盐碱地区时，却遭遇了生长困境，出现了幼苗短缺、产量下降和品质降低等问题。如何帮助薏苡在盐碱地中茁壮成长，成为了亟待解决的难题。

黑龙江八一农垦大学生命科学与技术学院的研究人员勇挑重担，开展了一项针对植物促生菌 Zobellella sp. DQSA1 对薏苡盐碱胁迫缓解作用及促生机理的研究。该研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，为盐碱地农业的发展带来了新的希望。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：

1. 全基因组测序：对 Zobellella sp. DQSA1 进行全基因组测序，分析其代谢途径相关基因，探究其潜在功能。
2. 转录组测序：对不同处理的薏苡幼苗根系进行转录组测序，筛选差异表达基因（DEGs），分析其功能和富集通路。
3. qRT-PCR 验证：选取部分基因进行 qRT-PCR 验证，确保转录组测序结果的准确性和可靠性。

下面来看具体的研究结果：

1. Zobellella sp. DQSA1 的全基因组特征：研究发现，Zobellella sp. DQSA1 基因组大小为 4,201,419 碱基对，呈环状，GC 含量平均为 61.14%，编码基因 3,801 个，包括 98 个 tRNA 基因和 25 个 rRNA 基因 。KEGG 分析表明，其基因组涉及组氨酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、色氨酸代谢等多个代谢途径，这些代谢途径产生的代谢物在促进植物生长和增强抗逆性方面发挥着重要作用。
2. 对薏苡幼苗生长的影响：通过实验筛选出 30mM 的盐碱胁迫浓度，在此浓度下，Zobellella sp. DQSA1 对薏苡幼苗表现出显著的促生长作用。与对照组（CK）相比，CK + 处理组的鲜叶重增加 21.22%，茎粗和叶绿素含量分别增加 29.15% 和 34.89%；与盐碱胁迫组（SA）相比，SA + 组的叶干重、鲜重分别增加 64.00% 和 44.38%，根干重、鲜重分别增加 33.89% 和 23.67%，株高、根长、茎粗和叶绿素含量也都有显著增加 。此外，Zobellella sp. DQSA1 还显著改变了薏苡幼苗的根系形态，增加了根表面积、平均直径和根尖数量。
3. 对薏苡幼苗生理生化参数的影响：在抗氧化酶活性方面，SA 和 SA + 处理组的抗氧化酶活性呈现先上升后下降的趋势。SA + 组在处理 36h 时，叶片中 CAT 和 POD 活性分别比 SA 组增加 40.0% 和 13.4%，SOD 活性降低 11.9%；48h 时，SA + 组 SOD 活性达到最大值且高于 SA 组 36h 时的水平。在根系中，SA + 组的 CAT、SOD 和 POD 活性分别比 SA 组增加 8.9%、9.2% 和 2.4% 。同时，Zobellella sp. DQSA1 处理还增加了渗透调节物质的含量，降低了H2?O2?、O2??和丙二醛（MDA）的积累，表明其可提高薏苡幼苗的盐碱耐受性。
4. 对薏苡幼苗内源激素的影响：Zobellella sp. DQSA1 对薏苡幼苗根系的内源激素水平有显著调节作用。在 CK + 组中，IAA、GA、JA 和 ZR 的含量比 CK 组显著增加；在 SA + 组中，IAA、GA、KT、JA、ETH 和 ZR 的含量比 SA 组显著增加，ABA 和 BR 的含量则显著降低 。这表明 Zobellella sp. DQSA1 可通过调节内源激素水平，缓解盐碱胁迫对薏苡幼苗生长的抑制作用。
5. 关键 DEGs 的筛选与分析：通过 RNA-Seq 分析，研究人员共鉴定出 173 个关键 DEGs。这些基因主要富集在肽代谢过程、细胞酰胺代谢过程、翻译等 16 个 GO 通路中。进一步的关联分析发现，茉莉酸（JA）含量与这些 DEGs 的相关性最为显著，且 JA 信号通路相关基因显著上调。

研究结论和讨论部分指出，Zobellella sp. DQSA1 能够显著促进薏苡幼苗在盐碱胁迫下的生长和提高其耐盐性，其作用机制主要包括调节植物内源激素水平、增强抗氧化能力和促进根系发育等 。该研究不仅为薏苡在盐碱地区的种植提供了理论依据和实践指导，还为植物促生菌（PGPR）在盐碱地农业中的应用开辟了新方向，有助于推动生物肥料的开发和可持续农业的发展，为解决全球盐碱地农业问题提供了重要的理论支持和技术参考。