内生真菌增强茄子(Solanum melongena L.)耐盐性的研究

【字体: 时间:2025年05月18日 来源:Vegetos

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  为探究内生真菌对茄子耐盐性的作用,研究人员以马特古拉茄子(Solanum melongena L. var Mattu Gulla)为材料,分离盐胁迫下的内生真菌,分析其对孢子萌发、种子萌发、根系结构及气体交换参数的影响。发现 Curvularia sp. 等具耐盐性,其代谢物可促进种子萌发和根系发育,为耐盐作物培育提供新视角。

  
在农业生产的广袤天地里,土壤盐渍化如同无形的枷锁,紧紧束缚着作物的生长与产量,茄子(Solanum melongena L.)这一兼具营养、药用与 culinary 价值的重要经济作物也难以幸免。高盐环境会引发渗透失衡、离子毒害和氧化应激等一系列 “灾难”,导致茄子生长受阻、产量锐减。然而,大自然总是暗藏玄机 —— 内生真菌作为与植物 “亲密共生” 的微生物伙伴,或许能成为破解这一难题的关键。它们寄居在植物体内,默默分泌植物激素(如吲哚乙酸 IAA、赤霉素等)和次级代谢物,助力植物抵御生物与非生物胁迫。但对于具有地理标志的独特茄子品种 “马特古拉”(Mattu Gulla),其内生真菌在盐胁迫下的群落特征及作用机制却鲜为人知。

为揭开这层神秘面纱,来自印度马尼帕尔高等教育学院(Manipal Academy of Higher Education)植物科学系的研究团队展开了深入研究。他们的成果发表在《Vegetos》上,为茄子耐盐性改良提供了全新的思路与方向。

研究人员采用了一系列关键技术方法:首先对马特古拉茄子种子进行表面灭菌,种植于含土壤、椰壳纤维和沙子(1:1:1)的盆中,在温室条件下培养,将两周大的幼苗随机分组,分别用含 75 mM 或 150 mM NaCl 的半强度 MS 培养基处理,对照组用不含 NaCl 的半强度 MS 培养基处理,21 天后记录鲜重;接着从对照组和 NaCl 处理组的根和叶中分离内生真菌,通过形态学特征对分离的内生真菌进行鉴定;然后研究不同浓度 NaCl 对内生真菌生长和孢子萌发的影响;还利用内生菌条件培养基研究其对种子萌发、根系结构和光合参数的影响,包括种子发芽率、根系扫描及长度测量,以及使用 LI - 6400XT 便携式光合作用系统测定光合速率、气孔导度和蒸腾速率等。

盐胁迫下内生真菌的群落分布与耐盐性


通过分离培养发现,盐胁迫下茄子根和叶中的内生真菌群落组成存在显著差异。根系中,高盐处理(150 mM NaCl)下弯孢菌属(Curvularia sp.)和炭疽菌属(Colletotrichum sp.)成为优势种群,而叶片中则以拟茎点霉属(Phomopsis sp.)为主。体外实验表明,Curvularia sp. 和 Phomopsis sp. 对盐胁迫具有较强的耐受性:Curvularia sp. 在 50 mM NaCl 条件下生长速率提升至 116%,Phomopsis sp. 在 100 mM NaCl 时生长最佳(125.64%),且两者的孢子在盐胁迫下萌发时,芽管长度均显著增加,尤其在 100 mM NaCl 处理组表现更为突出。与之形成鲜明对比的是,链格孢属(Nigrospora sp.)和镰刀菌属(Fusarium sp.)对盐分极为敏感,低浓度 NaCl 即可抑制其生长。

内生真菌代谢物对种子萌发与根系发育的调控


研究发现,Curvularia sp. 的条件培养基能显著提升茄子种子的发芽率。在添加 0.1 mg/mL 该提取物的 MS 培养基中,种子发芽率从对照组的 36.66% 跃升至 56.66%。进一步对根系结构的分析表明,经内生真菌代谢物处理后,茄子幼苗的主根长度略有增加(从 12.7 cm 增至 13.97 cm),侧根数量显著增多,尽管侧根长度无明显变化,但整体根系结构得到优化,这暗示内生真菌可能通过分泌特定代谢物(如植物激素或信号分子)激活根系发育相关通路。

内生真菌对光合性能的影响


在光合参数测定中,虽然处理组与对照组的净光合速率无显著差异,但内生真菌条件培养基处理的幼苗表现出蒸腾速率显著升高(从 21.17 mmol H?O m?2s?1 增至 30.25 mmol H?O m?2s?1),同时气孔导度略有下降。这一现象可能与内生真菌调节叶片气孔行为或增强水分利用效率有关,尽管具体机制尚需进一步探究,但已为解析植物 - 内生真菌互作的生理基础提供了新线索。

综合研究结果表明,盐胁迫下茄子体内的优势内生真菌(如 Curvularia sp. 和 Phomopsis sp.)通过自身耐盐特性及代谢物分泌,显著增强了宿主植物的盐胁迫适应能力。它们不仅能促进种子萌发、优化根系结构,还能通过调节光合相关生理过程维持植株的生长活力。这项研究首次揭示了内生真菌条件培养基对茄子根系结构的调控作用,为利用微生物组工程改良作物耐逆性开辟了新途径。未来,深入挖掘内生真菌的功能代谢物及其作用靶点,有望为盐碱地农业生产提供绿色、可持续的解决方案,助力破解全球土壤盐渍化带来的作物生产难题。

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