南极真菌接种增强蓝莓植株抗旱性并调控果实生理特性的机制研究

为解决气候变化导致的干旱胁迫对蓝莓产量和品质的影响，研究人员通过接种南极内生真菌Penicillium chrysogenum和P. brevicompactum，探究其对蓝莓植株抗旱性及果实生理的调控作用。结果表明，接种真菌显著提升植株水分利用效率（WP）、光系统II（PSII）活性及抗氧化酶（SOD、POD）活性，同时改善果实重量、可溶性固形物/酸度比（SSC/TA）和花青素含量。该研究为利用极端环境微生物增强作物抗逆性提供了新策略。

　　

气候变化引发的干旱胁迫已成为威胁全球农业可持续发展的核心问题，尤其对浅根系作物蓝莓（Vaccinium spp.）影响显著。干旱不仅导致蓝莓植株光合效率下降、活性氧（ROS）积累，还会降低果实产量和营养价值，而传统育种和基因工程改良周期长、成本高。在此背景下，利用植物-微生物共生关系提升作物抗逆性成为研究热点。极端环境微生物因其独特的适应机制，被视为潜在的生物增效剂。为此，来自智利INIA-Quilamapu等机构的研究团队在《Current Plant Biology》发表论文，首次将南极植物来源的内生真菌Penicillium chrysogenum和P. brevicompactum接种至蓝莓植株，系统评估其对干旱胁迫的缓解效应及果实品质的调控作用。

研究采用温室控制实验，以6年生‘Legacy’蓝莓为材料，设置正常灌溉（W+）和干旱处理（W-），并分别接种真菌（E+）或未接种（E-）。通过测定水分潜力（WP）、光系统II效率（Fv/Fm）、丙二醛（MDA）含量等生理指标，结合果实抗氧化酶活性（SOD、POD、CAT、APX）和品质参数（大小、重量、SSC/TA）分析，揭示真菌的增效机制。

3.1 真菌接种缓解蓝莓植株氧化与渗透胁迫
干旱胁迫下，接种植株（W-E+）水分潜力（-0.75 MPa）显著高于未接种组（W-E-, -0.9 MPa），表明真菌增强了水分保持能力。光化学效率（Fv/Fm）在W-E+中接近对照组（W+E-），说明真菌保护了光系统II免受光抑制。此外，W-E+的MDA含量降低30%，而渗透调节物质脯氨酸积累减少，印证真菌通过激活超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性（分别提升40%和35%）减轻了膜脂过氧化损伤。

3.2 真菌调控干旱条件下蓝莓果实生理与品质
尽管果实大小无差异，但W-E+组果实重量（1.4 g）显著高于W-E-（1.1 g），且SSC/TA比值提高30%。抗氧化分析显示，W-E+果实的花青素含量增加20%，而总酚和类黄酮因氧化应激减轻有所下降。酶活性检测表明，W-E+果实的POD和SOD活性显著增强，可能通过清除ROS维持了细胞稳态。

该研究证实，南极内生真菌通过双重机制提升蓝莓抗旱性：一方面通过调节水分潜力、光合效率和抗氧化系统缓解植株胁迫；另一方面通过增强果实抗氧化酶活性和花青素积累改善品质。这一发现为开发基于极端微生物的生物肥料提供了理论依据，尤其适用于气候变化背景下的特色果树栽培。未来研究需在田间验证其稳定性，并解析真菌-植物互作的分子信号通路。