从蒿属和盐角草根际分离的新型PGPR根际细菌缓解盐胁迫对番茄幼苗的不利影响

《Plant Stress》：Novel PGPR rhizobacteria from Artemisia and Salicornia rhizospheres alleviate the undesirable effects of salinity stress in tomato seedlings

本研究从耐盐植物Artemisia和Salicornia根际分离出7株新型PGPR菌株（Pseudomonas sp.、Paeniglutamicibacter sp.和Serratia sp.），通过体外和温室实验证实这些菌株具有多种促生特性（IAA合成、ACC脱氨酶活性、营养元素溶解释放等），能显著增强番茄幼苗的盐胁迫耐受性，维持叶绿素含量、相对含水量和气孔导度，降低MDA积累并促进脯氨酸合成，为盐渍化土壤中园艺作物生产的生物接种剂开发提供了优质菌种资源。

　　

随着全球盐渍化土壤面积的不断扩大，农作物生产正面临着严峻的盐胁迫挑战。盐胁迫不仅会破坏植物的光合作用系统，导致叶绿素降解，还会引起营养失衡、氧化应激和细胞膜脂质过氧化等一系列不良反应，最终造成作物减产甚至死亡。传统的化学肥料和改良剂虽然能在一定程度上缓解盐害，但长期使用会导致土壤微生物群落结构破坏和环境污染问题。因此，开发环境友好、可持续的生物策略已成为农业科学研究的重要方向。

在这一背景下，植物根际促生菌（PGPR）因其能够通过多种直接和间接机制促进植物生长、增强抗逆性而受到广泛关注。然而，并非所有PGPR菌株都适用于盐胁迫条件下的作物栽培，其功能发挥受到菌株来源、宿主基因型、土壤特性等多种因素的影响。因此，从天然耐盐植物根际筛选高效、耐盐的PGPR菌株，已成为开发生物接种剂的重要途径。

伊朗莫哈盖·阿尔达比里大学园艺科学系的研究团队在《Plant Stress》上发表了一项研究，他们从生长于伊朗乌尔米亚湖和绍尔古尔湖两个高盐生态系统中的蒿属（Artemisia sieberi）和盐角草（Salicornia iranica）根际土壤中，分离、鉴定出七株新型耐盐根际细菌，并系统评价了它们对番茄幼苗盐胁迫的缓解效应。这些植物本身具有较强的耐盐性，其根际可能蕴藏着具有特殊适应机制的微生物资源。

研究人员采用稀释涂布法从根际土壤中分离细菌，通过形态观察、革兰氏染色和16S rRNA基因测序进行鉴定；采用体外定性定量方法测定菌株的固氮、溶磷、解钾、产氨、产HCN、分泌胞外多糖、合成吲哚乙酸（IAA）、ACC脱氨酶活性等促生特性；通过盐梯度（0–102.5 mM NaCl）培养分析菌株的耐盐性；在温室条件下用菌悬液浸泡接种番茄幼苗，并设置两种盐水平（0 mM与100 mM NaCl），测定幼苗生长指标、生理响应和氧化损伤程度。

研究首先从Artemisia和Salicornia根际共分离到七株细菌，经16S rRNA测序鉴定分别为：Pseudomonas cedrina（SHA、SHB、SHC）、Paeniglutamicibacter sulfureus（3A）、Serratia fonticola（3B、3D）和Peribacillus frigoritolerans（3C）。系统发育分析表明这些菌株与已知种属存在明显差异，为新发现菌株。

体外促生特性筛选表明，所有菌株均能产氨，其中SHA、SHB、SHC和3A能力最强；SHA和SHB具有极强的解钾能力；3B和SHA在溶解氧化锌方面表现突出；SHA、SHB、3A和3B均能产IAA；SHA的ACC脱氨酶活性最高；3A和3B能大量分泌胞外多糖（EPS）。此外，多数菌株还表现出蛋白酶、淀粉酶、脲酶和过氧化氢酶活性。

随着盐浓度升高，菌株生长均受到抑制，但SHC、3B和3A仍表现出较强的耐盐性。在盐胁迫下，SHA和SHB保持了较高的ACC脱氨酶活性和IAA产量；所有菌株的脯氨酸和胞外多糖分泌量随盐度上升而增加，其中SHA的脯氨酸产量最高，3A和3B的EPS分泌能力最强。SHA和SHB在盐胁迫下仍能有效溶解磷和钾。

温室接种试验显示，盐胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长，导致生物量下降、叶绿素降解、相对水含量和气孔导度降低，丙二醛（MDA）积累增加。接种PGPR菌株后，幼苗的根重、茎重、株高等形态指标均显著改善。其中，SHA、3A、SHB和3C处理组的效果最为明显，能有效缓解盐害引起的生理衰退。

在抗氧化方面，接种菌株显著降低了叶片MDA含量，其中SHA和SHB处理组的降幅最大。同时，所有接种处理均提高了脯氨酸积累量，SHA处理组的脯氨酸含量达到74.39 mg/g FW，比未接种对照组高出36.45%。这表明PGPR通过增强 osmotic adjustment 能力和减轻膜脂过氧化，帮助植物维持细胞稳态。

研究人员总结认为，从耐盐植物根际筛选出的PGPR菌株（尤其是Pseudomonas cedrina SHA和SHB）具有多方面的促生和抗盐机制，包括调节植物激素水平、增强养分吸收、减少乙烯积累、促进渗透调节物质合成和抑制氧化损伤等。这些菌株在番茄幼苗中表现出良好的根际定殖能力，并能显著 alleviates 盐胁迫带来的负面影响。

该研究不仅为盐渍化土壤中的作物生产提供了潜在的生物接种剂资源，也为进一步解析PGPR-植物互作机制奠定了基础。未来研究可通过田间试验验证这些菌株的实际应用效果，并结合转录组、蛋白组等多组学方法深入揭示其分子调控网络。

这项研究的创新之处在于首次从Artemisia和Salicornia这两种典型盐生植物的根际分离出多株具有高耐盐性和多功能促生特性的细菌新菌株，并通过系统的体外和体内实验验证了其应用潜力。该成果对推动绿色农业发展和盐碱土资源利用具有重要意义。