PNAS | 研究揭示硫代谢在内生菌诱导植物耐盐中的协调作用！

植物生长促进菌（PGPB）有能力与植物建立互利关系，从而促进植物生长。PGPB可以使用不同的策略来减少植物对生物和非生物环境胁迫的脆弱性。PGPB可以生活在植物根部周围的土壤（根际）中，附生在根、茎或叶的表面，或作为植物组织内的内生菌。PGPB能够通过不同的机制促进植物的生长，如从土壤中吸收养分（磷、氮、铁等），调节植物激素水平（辅酶、乙烯、脱落酸等），或通过激活被称为诱导性系统抗性（ISR）的防御机制或产生抗菌化合物来增强植物对病原体的抵抗力。在过去的几十年里，PGPB作为生物技术工具在农业领域的应用获得了关注，成为传统化肥和农药的替代品。

 2021年11月16日，国际权威学术期刊PNAS发表了沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学Heribert Hirt（PNAS | 染色质磷酸化蛋白质组学揭示PAMP触发免疫中核定位蛋白AHL13的功能！）团队的最新相关研究成果，题为Coordinated bacterial and plant sulfur metabolism in Enterobacter sp. SA187–induced plant salt stress tolerance的研究论文。结果表明，PGPB 肠杆菌（Enterobacter sp. ）SA187和拟南芥植物中的硫代谢在植物盐胁迫耐受性中发挥了关键作用。盐胁迫诱发植物的硫饥饿反应，而SA187减弱了这种反应。拟南芥硫代谢突变体对盐胁迫过度敏感，但可被SA187所拯救。大多数植物硫磺代谢发生在叶绿体中，并与胁迫诱导的活性氧积累有关，而活性氧积累被SA187所抑制。这项工作揭示了植物的盐胁迫耐受性需要有益微生物和宿主植物中硫代谢途径的协调调节。

SA187是一种根部内生菌，在非生物胁迫条件下维持植物的生长和产量。在这项工作中，科研人员比较了拟南芥和SA187在自由生活和内生互作状态下的代谢线路。SA187与拟南芥的相互作用诱发了细菌在趋化、鞭毛生物合成、群感效应和生物膜形成方面基因表达的巨大变化。除了改变细菌的碳和能量代谢外，各种营养物质和代谢物的转运蛋白以及整个硫代谢途径都被上调。在盐胁迫下，拟南芥类似于硫酸盐饥饿下的植物，但当被SA187定殖时则不一样，SA187重新编程了拟南芥的硫调节子。因此，SA187和添加硫酸盐、L-半胱氨酸或L-蛋氨酸一样，部分或完全拯救了多种拟南芥硫代谢突变体的盐敏感性。许多定位在叶绿体中的硫代谢成分被SA187部分地拯救了。最后，盐诱导的活性氧的积累以及LSU突变体的超敏性被SA187抑制。LSU编码一个中心调节因子，将硫代谢与叶绿体超氧化物歧化酶活性联系起来。拟南芥的盐胁迫耐受性需要有益微生物和宿主植物中硫代谢途径的协调调节，这可能是不同有益微生物利用的一种共同机制，以减轻不同非生物胁迫对植物的有害影响。

图1. 实验设置方案和基因表达分析

图2. 在定殖拟南芥期间，内生菌编码硫代谢转运蛋白和酶的基因上调

图3. 接种SA187对拟南芥的影响

图4. SA187接种在拟南芥地上部分和根中的影响

图5. SA187诱导的拟南芥中硫代谢和乙烯信号的模型

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