一种沙漠内生菌——Priestia Megaterium SI1-IITJ，通过降低植物组织中的氟含量以及干扰拟南芥（Arabidopsis thaliana）的盐耐受性和防御基因，从而增强了其对氟化物胁迫的耐受性

《Journal of Plant Growth Regulation》：A Desert endophyte, Priestia Megaterium SI1-IITJ, Improves Fluoride Stress Tolerance by Reducing Fluoride Content of Plant Tissues and Perturbing Salt Tolerance and Defense Genes of Arabidopsis Thaliana

沙漠植物根内分离的细菌Priestia megaterium SI1-IITJ通过诱导抗逆基因、抑制转运体和ROS活性缓解拟南芥氟胁迫，提升生长及养分积累，为生物肥料开发提供依据。

　　

摘要

关键信息

Priestia megaterium SI1-IITJ 是塔尔沙漠植物的根内生菌，通过诱导耐盐基因和抑制转运蛋白及活性氧（ROS）的产生，提高了 拟南芥（Arabidopsis thaliana）对氟化物胁迫的耐受性。

摘要

我们从几种塔尔沙漠植物（Aerva javanica、Cyperus conglomeratus、Senna tora 和 Tephrosia purpurea）的根部组织中分离出一种耐氟化钠（NaF）的细菌 Priestia megaterium SI1-IITJ，该细菌能够耐受高达 100 mM 的氟化钠。通过扫描电子显微镜确认了这种细菌的根内生特性。生化测试和全基因组测序显示，SI1-IITJ 具有促进植物生长的能力，包括产生生长素（19.8 μg/mL）、溶解磷酸盐（指数 3.64）、氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶（0.54 mmol α-酮丁酸/mL）以及硝酸还原酶（0.65 μmol/mL 亚硝酸盐）的活性。SI1-IITJ 可以通过其基因组中鉴定出的 F^- 转运蛋白 CrcB 将氟离子（F^-）排出细胞外。在含有 SI1-IITJ 的水培或土壤培养条件下，拟南芥 在氟化物胁迫下的生长显著改善：叶绿素含量增加了 1.6%，总氮含量增加了 30.4%，活性氧减少了 48.9%，细胞组织中的氟化物含量减少了 63.9%。通过对 拟南芥 的转录组测序进行差异基因表达分析，发现 F^- 转运蛋白 AtFEX1 的表达未受影响，但有 55 个基因的表达上调，这些基因调控根分生组织生长、细胞壁修饰、叶绿素生物合成、铁稳态以及高盐和非生物胁迫响应。另一方面，有 103 个基因的表达下调，这些基因参与抑制系统性获得抗性、植物防御机制和 H₂O₂ 的产生。总之，我们的研究结果揭示了这种沙漠植物生长促进根际细菌（PGPR）缓解氟化物毒性并促进植物生长的分子机制，表明 Priestia megaterium SI1-IITJ 具有作为生物肥料缓解植物氟化物胁迫的潜力。