综述：提升高粱气候适应性的协同策略：植物生物技术与微生物互作的角色

这篇综述系统阐述了植物生物技术（CRISPR/Cas9、MAS）与微生物互作（PGPR、AMF）协同增强高粱（Sorghum bicolor）抗逆性的机制，重点解析了干旱、高温、盐胁迫下基因编辑（如DREB2、HSP70）与微生物群落（如Bacillus、Pseudomonas）的协同效应，为可持续农业提供了创新策略。

　　

引言

高粱（Sorghum bicolor L. Moench）作为全球第五大谷物，因其耐旱性成为半干旱地区粮食安全的关键作物。然而，气候变化导致的极端温度、干旱和土壤退化正威胁其生产。植物生物技术与微生物互作的协同应用，为提升高粱抗逆性提供了新思路。

高粱面临的气候挑战

非生物胁迫：干旱通过降低光合效率（如SbDREB2基因调控）和渗透失衡影响产量；高温（>40°C）导致花粉不育（HSPs功能受损）；盐胁迫则通过Na⁺/K⁺失衡（SbHKT1;4基因参与）抑制生长。
生物胁迫：茎螟和炭疽病（Colletotrichum sublineola）在气候变暖下危害加剧，需结合CRISPR编辑抗病基因（如ANTH1）与生防菌（如Trichoderma）进行防控。

微生物互作的关键作用

PGPR与AMF的协同效应：Azospirillum brasilense通过分泌IAA促进根系发育；Bacillus subtilis溶解土壤磷（分泌有机酸）；AMF扩展菌丝网络，提升水分吸收效率达30%。
内生菌的应激调控：ACC脱氨酶活性菌（如Enterobacter sp.）降低乙烯毒性，维持根系生长；Fusarium solani内生态可诱导抗氧化酶（SOD、CAT）缓解氧化损伤。

生物技术的前沿应用

CRISPR/Cas9精准编辑：敲除DREB2增强干旱响应；修饰SbBADH2提升脯氨酸积累；多基因编辑（如PIN+LBD）优化根系构型。
分子标记辅助育种（MAS）：Stg1/Stg2 QTLs筛选“持绿”性状，延长光合周期；HSP70标记加速耐热品种选育。

整合策略与未来方向

微生物-宿主协同设计：转基因高粱过表达nod因子基因，促进Rhizobium定殖；合成生物学构建功能菌群（如产EPS的Pseudomonas）。
挑战与机遇：需解决微生物田间稳定性（如pH适应性）和政策壁垒（GMO法规），但跨学科融合将推动高粱成为气候智能型作物的典范。

结论

高粱抗逆性提升需多维策略：基因编辑靶向关键通路（如DREB-LEA网络），微生物互作优化根际环境，两者协同可实现“减投增效”的可持续农业目标。未来需加强田间验证与政策支持，以应对全球粮食安全挑战。