综述:探索增强作物非生物胁迫抗性的新型微生物方法:机制与应用
《Physiologia Plantarum》:Exploring Novel Microbial Approaches for Enhancing Crop Resilience to Abiotic Stress: Mechanisms and Applications
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时间:2025年10月20日
来源:Physiologia Plantarum 3.6
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本综述系统阐述了利用植物根际促生菌(PGPR)、菌根真菌及内生菌等微生物作为化学肥料和农药的可持续替代方案,通过产生胁迫缓解化合物、增强养分吸收及调控植物胁迫响应通路等机制,提升作物抗逆性。文章还探讨了CRISPR/Cas基因组编辑技术在解析植物-微生物互作中的应用前景,为可持续农业提供创新策略。
面对化学肥料和农药对植物营养品质和健康的负面影响,以及干旱、盐碱等非生物胁迫对全球农业的严峻挑战,微生物技术正成为可持续农业的新突破口。植物根际促生菌(PGPR)、菌根真菌和内生菌等微生物通过多种机制帮助作物抵御逆境,例如分泌渗透调节物质(如脯氨酸)、增强养分吸收效率(如磷、铁),并激活植物的抗氧化防御系统(如超氧化物歧化酶SOD活性提升)。这些互作不仅缓解了胁迫损伤,还显著提高了作物生物量和产量。
现代植物育种技术,尤其是CRISPR/Cas介导的基因组编辑,为揭示微生物调控作物抗性的分子机制提供了强大工具。通过靶向编辑植物胁迫响应基因(如DREB、NAC转录因子),研究者能够精确解析微生物如何调控激素信号通路(如脱落酸ABA、茉莉酸JA)或离子稳态基因(如SOS1盐过度敏感蛋白)。这种精准干预不仅加速了抗逆作物的培育,还为设计“微生物-植物”协同增效策略奠定了基础。
尽管微生物制剂的应用前景广阔,但其规模化生产、生态安全性以及田间施用标准化仍是当前瓶颈。未来需聚焦于高效菌株的筛选(如耐盐碱PGPR菌株)、微生物群落的生态互作网络解析,以及智能递送系统的开发(如纳米载体包裹菌剂)。通过多学科交叉创新,微生物助力下的绿色农业有望实现“减药增效”的可持续发展目标。
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