耐旱促生菌通过调控根系构型增强小叶锦鸡儿抗旱性的机制研究

针对干旱胁迫下植物抗旱机制不明的问题，研究人员通过PEG6000模拟干旱条件，构建耐旱植物促生菌群(PGPR)，采用双因素随机区组试验揭示其对小叶锦鸡儿根系构型、土壤微环境及微生物群落的调控作用。结果表明PGPR显著提升根系形态指标（长度/体积/分支数等）、增加土壤速效磷和硝态氮含量，并富集芽孢杆菌属(Bacillus)等关键菌群，为干旱区植被恢复提供微生物调控新策略。

　　

干旱是制约植被恢复的世界性难题，尤其在年均降水量仅300mm的宁夏等干旱区，小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)作为"三北防护林"工程的核心树种，其抗旱机制研究至关重要。虽然已知植物根际促生菌(PGPR)能增强植物抗逆性，但耐旱PGPR如何调控天然耐旱植物的根系发育与土壤微环境仍属空白。

宁夏科研团队通过PEG6000梯度干旱模拟结合高通量筛选，从本土小叶锦鸡儿根际分离出10株耐旱PGPR（含Bacillus等优势菌），采用双因素（干旱×菌群）随机区组设计进行盆栽实验。关键技术包括：16S rDNA测序鉴定菌种、根系扫描仪量化形态参数、土壤养分化学分析法及Illumina高通量测序解析微生物群落。

研究结果

1. 耐旱PGPR的筛选与构建：从200-400mm降水区的植株根际分离出具有ACC脱氨酶活性和固氮功能的菌株，经30% PEG6000胁迫筛选获得以Bacillus、Pseudomonas为主的合成菌群。

2. 根系构型调控：干旱胁迫下，PGPR使根系总长度增加47.2%，根尖数提升62.8%，分支连接数提高53.6%，显著优化了根系拓扑结构（P<0.05）。

3. 土壤微环境改良：接种组土壤速效磷含量增加28.4%，硝态氮提高35.7%，碱性磷酸酶活性增强1.8倍，同时pH值降低0.5个单位。

4. 微生物群落重构：α多样性指数（Shannon）提高19.3%，显著富集Bacillus（相对丰度+15.2%）、Massilia（+8.7%）等抗旱相关菌属。

结论与意义
该研究首次阐明耐旱PGPR通过"根系构型-土壤养分-微生物网络"三级调控机制增强小叶锦鸡儿抗旱性：①分泌IAA等激素刺激根系分形生长；②活化土壤磷素转化酶系统；③塑造以Bacillus为核心的抗逆微生物组。成果发表于《Rhizosphere》，为干旱区生态修复提供了可工程化应用的微生物菌剂设计范式，其"以菌调根、以根改土"的策略对三北工程植被稳定性维持具有重要实践价值。