盐胁迫下丛枝菌根真菌Rhizophagus irregularis通过增强抗氧化系统提升鹰嘴豆耐盐性的机制研究

《Plant Growth Regulation》：Arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis enhances antioxidant system mechanisms in chickpea plants under saline conditions

土壤盐渍化严重威胁全球农业生产力，如何提升作物耐盐性成为关键科学问题。墨西哥国立技术研究所等机构团队通过接种丛枝菌根真菌(AMF) Rhizophagus irregularis INCAM 11菌株，发现其能显著提高鹰嘴豆" Nacional-29"品种的抗氧化酶活性（CAT增加71%，GR提升40%），降低脂质过氧化水平（MDA减少35%），并通过调节脯氨酸和ABA等渗透调节物质增强耐盐性。该研究为AMF在盐碱地农业应用提供了重要理论依据，成果发表于《Plant Growth Regulation》。

　　

在全球气候变化和灌溉农业发展的背景下，土壤盐渍化已成为威胁粮食安全的"隐形杀手"。据统计，全球超过20%的耕地受到盐害影响，每年造成约270亿美元的农业损失。作为世界第二大食用豆类，鹰嘴豆对盐分极其敏感——当土壤饱和提取液电导率超过30 mM时，其产量可骤降50%。传统育种和化学改良剂效果有限，科学家们开始将目光转向自然界中与植物共生的"微型盟友"——丛枝菌根真菌(AMF)。

墨西哥国立技术研究所、古巴国家农业科学研究院等7国联合团队在《Plant Growth Regulation》发表创新研究，揭示了AMF菌株Rhizophagus irregularis INCAM 11如何通过多维度调控帮助鹰嘴豆对抗盐胁迫。研究人员采用生理生化分析技术，通过测定根部菌根侵染率、抗氧化酶活性（POX、SOD、CAT、APX、GR）、渗透调节物质（脯氨酸、甜菜碱、谷氨酸）含量以及植物激素（ABA、GA₃）水平，系统评估了50 mM NaCl胁迫下菌根共生体的保护机制。

菌根共生建立
研究首先证实INCAM 11菌株在盐胁迫下仍保持54%的根部侵染率，视觉密度达38%，显著高于非接种组（<5%）。这种稳定的共生关系为后续生理调控奠定了基础。

渗透调节机制
盐胁迫诱导脯氨酸在叶片中积累增加65%，但菌根植物根部脯氨酸含量比非菌根植物低35%，显示AMF可能通过分区调控优化渗透平衡。总可溶性碳水化合物在菌根植物叶片中提升27%，甜菜碱和谷氨酸分别增加16%和22%，形成多元渗透防护体系。

抗氧化防御系统
最显著的发现是CAT活性在接种组提高71%（0.782 vs 0.457 μmol H₂O₂ min^-1 mg^-1蛋白），GR活性增加40%。虽然SOD和POX活性分别降低20%和35%，但脂质过氧化产物MDA含量反降低35%，表明AMF通过精准调控不同抗氧化酶实现氧化还原稳态。

激素调控网络
盐胁迫使ABA含量增加85%，但菌根植物仅增加12%，GA₃水平也有类似趋势。这种适度调控可能避免过度应激反应，维持生长-防御平衡。

讨论与展望
该研究首次阐明R. irregularis通过"三位一体"机制（渗透保护、抗氧化防御、激素调节）增强鹰嘴豆耐盐性。特别值得注意的是，菌根共生体能重构氧化还原网络——虽然部分酶活性降低，但通过提升关键酶（如CAT）活性和优化酶系统配比，反而更高效地清除了ROS。这种"少而精"的调控策略为AMF育种提供了新思路。

从应用角度看，INCAM 11菌株可使鹰嘴豆在50 mM NaCl条件下维持正常生理功能，这相当于将作物的耐盐阈值从30 mM提升至50 mM，对于墨西哥Yaqui Valley等盐渍化严重产区具有重要实践价值。未来研究可进一步解析AMF调控的分子通路，开发基于菌根生物技术的盐碱地改良方案，为全球粮食安全提供可持续解决方案。