水杨酸与菌根真菌协同调控牛至抗旱生理及抗氧化响应的机制研究

本研究针对干旱胁迫严重制约草本植物栽培的现状，创新性地探讨了水杨酸(SA)与球囊霉(Glomus hoi)菌根真菌(MF)联合处理对牛至(Origanum majorana L.)抗旱性的协同增效作用。通过两年田间试验发现，300 mg·L-1 SA与MF联合处理使严重干旱条件下相对含水量提升44%，脯氨酸含量增加12%，过氧化氢酶活性激增91%，显著缓解了干旱导致的生长抑制和氧化损伤。该研究为气候变暖背景下药用植物抗旱栽培提供了新型生态调控策略。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱已成为制约药用植物栽培的关键环境因子。作为地中海地区重要的芳香药用植物，牛至（Origanum majoranaL.）在干旱胁迫下会出现光合作用受阻、活性氧（ROS）积累以及代谢紊乱等问题，导致产量和品质显著下降。虽然植物自身具备超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化防御系统，但面对持续干旱时仍显不足。因此，寻找有效的外源调控手段来提高牛至的抗旱能力，已成为当前农业可持续发展的重要课题。

以往研究多单独关注水杨酸（SA）或菌根真菌（MF）的抗逆作用，但两者协同调控牛至抗旱性的机制尚未明确。为此，Modara等研究人员在《BMC Plant Biology》发表了为期两年（2022-2023）的田间试验，首次系统评估了SA与MF联合处理对牛至形态、生理及生化特性的协同增效效应，为气候智慧型农业提供了新的技术途径。

本研究采用裂区因子设计，设置3个干旱水平（90%、70%和35%田间持水量）、2种菌根处理（接种/不接种Glomus hoi）和3个SA浓度（0、100和300 mg·L^-1）。通过测定株高、生物量、电解质泄漏（EL）、相对含水量（RWC）、光合色素、渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）及抗氧化酶活性等指标，综合评价处理效果。数据采用SAS 9.1进行方差分析，Origin Pro 2021制图。

形态指标分析

严重干旱（D2）使株高降低15%，侧枝数减少51%，而300 mg·L-1> SA处理使株高恢复29%。菌根真菌虽未显著影响形态指标，但与SA联用显著降低了EL值（降幅31%），说明细胞膜稳定性增强。

光合特性响应

D2处理下叶绿素a暴跌60%，总叶绿素降至0.21 mg·g^-1 FW。SA300与MF联用使叶绿素a含量回升10%， carotenoid含量增加19%，表明光合机构得到保护。

渗透调节机制

联合处理使D2条件下脯氨酸和可溶性糖含量分别提升12%和6%，通过 osmotic adjustment机制维持细胞膨压。

抗氧化酶系统激活

SOD和POD活性在D2条件下分别提高35.2%和43.1%，而SA300+MF处理使CAT活性激增91%，有效清除了H₂O₂等ROS。

多维度作用机制解析

因子分析表明：Factor 1（56.6%方差）主导抗氧化酶-渗透调节轴，Factor 2（2.41%）关联形态-RWC-CAT轴。相关性分析显示干重与株高（r=0.8）、叶绿素a（r=0.87）呈正相关，与EL（r=-0.63）和ROS标记物呈负相关，证实了形态-生理-氧化的多维度协同调控网络。

该研究首次揭示了SA与MF通过三条通路协同增强牛至抗旱性：1）菌根扩展根系吸收面改善水分获取，使RWC提升44%；2）SA激活SOD/POD/CAT抗氧化酶系统，降低氧化损伤；3）协同调控脯氨酸代谢与可溶性糖积累，维持渗透平衡。这种"水分-抗氧化-渗透"三位一体的调控模式，为减少化学肥料使用、发展生态农业提供了理论依据。未来研究可进一步解析SA信号通路与菌根共生基因的互作机制，并将该策略拓展至其他药用植物的抗逆栽培。