ISME | 中国农业大学研究揭示盐诱导招募特异根部细菌群落增强植物对盐胁迫的适应性！

土壤盐分是不利于作物生长和产量的主要非生物胁迫之一。据估计，盐碱化影响了100个国家/地区的大约10亿公顷土壤（约占世界土地面积的7.5％）。特别是在农业系统中，盐分影响了约4500万公顷的灌溉土壤（约占19.5％）和3200万公顷的旱地土壤（约占2.1％）。更严重的是，由于不良的农业实践（例如过度施肥和盐水灌溉）、气候变化（例如降水减少和地表蒸发增加）和工业污染，受盐碱影响的农业土壤以每年10％的速度增长。高土壤盐分通常会导致离子和渗透胁迫，并进一步诱发植物的氧化胁迫、营养失调和组织衰老。由于大多数农作物对盐敏感，因此确定植物所采用的适应盐胁迫的有效策略并进一步开发潜在的方法来改善盐分条件下的植物生长至关重要。

由于植物的固着性，它们必须直接面对各种环境挑战，因此必须开发有效的机制来应对生物和/或非生物胁迫。在盐分胁迫下生长时，植物可以采取多种防御策略来保护自己，例如，形成排盐的腺体或毛状体、重新建立细胞离子、渗透和活性氧的平衡，并调节关键的发育，如开花时间的过程。植物中盐适应的生理和分子基础已得到充分证明。毫无疑问，耐盐植物比对盐敏感（SS）的植物更能适应盐胁迫。尽管人们通常认为植物中的盐适应性是由遗传分化驱动的，但最近已将微生物群落解释为植物抗逆性的关键因素。与植物相关的微生物群落被称为植物的第二基因组，因为它不仅对调节植物的新陈代谢很重要，而且对植物的免疫系统也至关重要（Nature | 年度重磅合集：植物微生物组！Nature Reviews Microbiology | 植物-微生物互作：从群落组装到植物健康；Science重磅 | 北卡教堂山分校和诺丁汉大学研究揭示微生物改变植物根系通透性！Nature | 重磅！Jeff Dangl团队揭示微生物组中的单一细菌属维持根的生长；Current Opinion in Plant Biology | 德国马普所综述微生物组-根-茎-环境与植物胁迫的关联！）。在植物相关的微生物群落中，包括根际微生物组和内生菌在内的根源细菌（RDB）已被广泛研究，以了解其在过去十年中对植物适应盐分的作用。一些研究集中在能够增强植物耐盐性的植物促生细菌上，而另一些研究则在盐度条件下测量了各种植物物种中RDB的组成。然而，迄今为止，很少有研究试图检验植物是否以及如何在暴露于盐胁迫下建立特定的RDB，或者RDB缓解耐盐植物中盐胁迫的能力是否与SS植物不同。

近日，权威学术期刊ISME发表了中国农业大学高丽红和田永强团队的最新相关研究成果，题为Salt-induced recruitment of specific root-associated bacterial consortium capable of enhancing plant adaptability to salt stress。

据推测，根源细菌（RDB）在增强植物对各种胁迫的适应性中发挥作用。然而，目前尚不清楚当面对盐胁迫时，植物是否以及如何建立特定的RDB。本研究测量了在有盐分/无盐分的土壤条件下，盐敏感（SSs）和抗盐（SRs）植物的根际和内生细菌的组成和变化。分离了盐诱导的RDB（根际微生物组和内生菌）以探究它们对SSs和SRs对盐分挑战的生理响应的影响。此外，本研究还研究了盐诱导的RDB之间是否存在功能冗余以增强植物对盐胁迫的适应性。结果表明，尽管SSs和SRs在受到盐分挑战时会募集不同的RDB和相关功能，但是盐诱导的特定RDB募集会导致植物的持续生长，无论其盐分耐受能力如何。植物采用了一种特定于物种的策略在根际吸收有益的土壤细菌。此外，结果证明了这些微生物群落而不是盐诱导的RDB的单个成员，提供了对盐胁迫的持久抵抗力。这项研究证实了盐诱导的RDB在增强植物对盐胁迫的适应性中的关键作用。

图1：森林土壤、堆肥和堆肥改良土壤中的细菌和真菌群落特征

图2：土壤微生物群落减轻植物盐胁迫的效率

图3：盐胁迫时植物募集的特定的根部相关细菌

图4：根相关细菌的代谢和生态功能

图5：受盐诱导的与根系相关的细菌群落影响的植物盐适应性

图6：自我和非自我细菌群落在增强植物盐适应性方面的功效比较

图7：盐诱导的细菌群落对植物盐适应的协同调控

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