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在药用植物栽培中，干旱严重影响黄芪生长，平衡其生物量与产品质量极具挑战。研究人员开展了蒙古黄芪（Astragalus mongholicus）相关研究，发现适度干旱可增加次生代谢物积累，构建的合成菌群能缓解干旱胁迫，为提升黄芪品质和产量提供新途径。
在广袤的自然界中，植物生长时常面临诸多挑战，干旱便是其中一个极为棘手的难题。对于许多药用植物而言，干旱不仅限制了它们的生长，还影响了其药用成分的积累，这让种植户们十分头疼。就拿蒙古黄芪来说，它是我国传统的珍贵中药材，市场价值极高，然而其主要生长在半干旱地区，降水不足严重制约了它的产量。一直以来，如何在干旱环境下保证蒙古黄芪的产量和质量，成为了科研人员迫切想要攻克的难题。
为了解开这个谜题，来自国内的研究人员开启了深入的探索之旅。他们精心设计研究方案，对蒙古黄芪展开了全面的研究。经过一系列严谨的实验和分析，他们发现了许多关键信息。这些发现意义重大，不仅为提高蒙古黄芪的产量和质量找到了新方向，还为其他药用植物在应对干旱胁迫方面提供了宝贵的借鉴。相关研究成果发表在了《Agricultural Water Management》杂志上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们通过设置不同程度的干旱胁迫处理，模拟自然干旱环境，观察蒙古黄芪的生长反应。利用 DNA 提取、扩增及测序技术，深入分析根际细菌群落的结构和组成变化。还通过分离可培养微生物，并结合共现网络分析，构建了合成菌群（SynCom），以此探究其对蒙古黄芪抗旱能力的影响。
研究结果如下：
- 干旱对黄芪生长的影响：研究发现，干旱胁迫显著抑制了蒙古黄芪的生长。随着干旱程度的加剧，黄芪的根长、株高、地上和地下部分鲜重及干重都呈下降趋势，叶绿素含量也在中度和重度干旱时明显降低。在正常浇水的情况下，黄芪生长旺盛，而在中度和重度干旱时，植株矮小，叶片皱缩。
- 干旱对次生代谢物的影响：适度干旱胁迫下，除了黄芪甲苷 III，其他皂苷以及多数黄酮类化合物在黄芪根中的含量显著增加。比如，黄芪甲苷 I 和 IV 在中度干旱时积累量最大，相比对照组分别增加了 82.50% 和 33.68% 。在根际土壤中，中度干旱时部分黄酮和皂苷含量也最高。
- 干旱对细菌群落的影响：干旱改变了蒙古黄芪根际、土体和根内细菌群落的多样性和结构。土体土壤中，干旱增加了细菌群落的丰富度和香农指数等；根际土壤中，轻度干旱降低了物种丰富度和香农多样性，中度和重度干旱与对照无显著差异；根内的 α 多样性在干旱胁迫后显著增加 。通过主坐标分析（PCoA）发现，干旱胁迫显著改变了细菌群落结构，且在根内影响最为显著。在属水平上，干旱胁迫后不同部位的优势菌属发生了变化，如根际土壤中有益菌属如根瘤菌属（Rhizobium）和假单胞菌属（Pseudomonas）相对丰度增加。
- 合成菌群的构建及作用：研究人员基于共现网络分析，从根际共现网络中选取 13 株细菌构建了合成菌群，后简化为 7 株。接种简化合成菌群和原合成菌群的植株在中度干旱胁迫下，生长状况明显优于未接种的植株，地上和地下部分鲜重、干重都显著增加。简化合成菌群还能提高植株的吲哚 - 3 - 乙酸（IAA）和胞外多糖（EPS）产量，增强抗氧化酶活性，减轻细胞膜氧化损伤，缓解光合系统受损程度，从而有效提高蒙古黄芪的抗旱能力。
研究结论和讨论部分指出，适度干旱能促进蒙古黄芪药用次生代谢物积累，但会降低生物量。干旱胁迫增加了微生物群落的 α 多样性，改变了群落结构和组成。构建和简化的合成菌群可有效缓解干旱胁迫，促进黄芪生长。这一研究揭示了合成菌群协助植物抵御干旱的机制，为利用有益微生物提高蒙古黄芪在干旱环境下的产量和品质提供了理论依据和实践指导，对推动药用植物栽培产业的可持续发展具有重要意义。未来研究可进一步探索不同微生物间的协同作用，优化合成菌群组成，提高其在农业生产中的应用效果。
