玉米基因型对磷缺乏的差异响应以及通过假单胞菌（Pseudomonas putida）通过脂肪酸和氮代谢途径进行的缓解作用

《Journal of Plant Growth Regulation》：Differential Response of Maize Genotypes to Phosphorous Deficiency and Mitigation by Pseudomonas putida Via Fatty Acid and Nitrogen Metabolism

玉米在不同磷条件下基因型差异及益生菌调控机制研究。58个品系在低磷（2μM）和高磷（500μM）条件下，低磷抑制株高但促进根系发育，LPTC值>1。主成分分析分为4类，2类高效/低效。假单胞菌RA接种在Navin（低效）中显著提升生物量、叶绿素及磷吸收，代谢基因NiR、gdh1等表达调控差异，GC-MS检测到根、茎及根际代谢物变化，RA增强脂肪酸合成、苯丙氨酸代谢等应激途径，证实玉米磷响应具有基因型特异性，益生菌通过调控脂氮代谢提高低效品种磷利用效率。

　　

摘要

磷（P）缺乏会严重影响玉米的生长，因此了解基因型在适应性反应中的差异以及评估有益微生物（如磷高效根际细菌，PGPR）的作用至关重要。在这项研究中，研究人员在低磷（2 μM）和最佳磷（500 μM）条件下对58个玉米基因型进行了评估。低磷条件下，玉米的地上部分生长受到抑制，但根系性状得到增强，其低磷耐受系数（LPTC）值大于1，具体表现为总根长（1.17）和根冠比（1.47）较高。主成分分析将基因型分为四组，其中包含两个磷高效型和两个磷低效型。此外，还研究了Pseudomonas putida（RA）接种对不同基因型的影响，这些基因型分别为PHM4I（磷高效型）和Navin（磷低效型）在缺磷条件下的表现。结果发现，RA接种显著提高了生物量、叶绿素含量和磷吸收能力，尤其是在Navin中效果更为明显。表达分析显示，RA处理后相关代谢基因（NiR、gdh1、sps1、agp）的表达发生了差异性变化。基于GC-MS的代谢物分析表明，根系、地上部分及根系分泌物中的代谢物存在基因型和处理条件依赖性的变化，RA增强了与应激相关的代谢途径，如脂肪酸生物合成、苯丙氨酸代谢和糖酵解。综上所述，这些研究结果证实玉米对磷可用性的响应具有显著的基因型特异性，而PGPR通过调节缺磷条件下的脂肪酸和氮代谢，显著提高了磷利用效率，并增强了代谢适应性，尤其是在磷低效型玉米中。