红树林耐盐菌通过ACCD活性增强番茄盐胁迫耐受性的机制研究

本研究针对土壤盐渍化制约农业生产的全球性问题，从阿布扎比高盐红树林生态系统中分离出57株耐盐根际细菌，筛选出具有ACC脱氨酶(ACCD)活性和溶磷能力的植物根际促生菌(PGPR)。通过温室试验证实，Bacillus subtilis (B1)和Bacillus siamensis (B3)能显著提升番茄在75 mM NaCl胁迫下的生长指标、PSII光系统效率和叶片光谱反射指数，其作用机制与ACCD介导的乙烯调控及IAA产生密切相关，为盐碱地作物栽培提供了新型生物肥料候选菌株。

　　

随着全球人口预计在2050年达到97亿，土壤盐渍化正以惊人的速度吞噬着耕地资源——目前全球超过20%的耕地已受影响，而到本世纪中叶这一比例可能攀升至50%。这种"白色荒漠"现象不仅导致土壤中Na⁺、Cl^-等有害离子富集，更会破坏植物细胞的离子稳态(Na⁺/K⁺失衡)，诱发氧化应激(ROS累积)，并经由1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)途径导致乙烯爆发性积累，最终造成作物减产30-50%。面对这一严峻挑战，阿联酋大学的研究团队将目光投向了自然界天然的耐盐宝库——阿布扎比Jubail红树林公园(24°32'44.5"N, 54°29'06.7"E)，在这里的极端高盐环境(475 mM NaCl)中寻找能帮助作物对抗盐胁迫的微生物盟友。

研究人员采用ACCD活性筛选法从红树林根际分离出57株耐盐细菌，通过多轮筛选获得9株能显著促进番茄幼苗在75 mM NaCl条件下生长的菌株。温室实验中，Bacillus subtilis (B1)和Bacillus siamensis (B3)表现尤为突出：接种组番茄的茎长增加42%，生物量提升35%，开花数提高2.3倍，其叶绿素荧光参数Fv/Fm(反映PSII最大光化学效率)较对照组显著改善。光谱分析显示，处理组叶片的光合色素含量和水分状态指数均接近正常生长植株水平。这些效应与菌株的ACCD活性(降低乙烯前体ACC浓度)和吲哚-3-乙酸(IAA)产量呈正相关，证实了微生物-植物互作在盐胁迫应答中的关键作用。该成果发表于《Plant Science》，为开发基于红树林微生物资源的生物肥料提供了理论依据。

主要技术方法
研究团队从阿布扎比红树林根际采集土壤样本，通过含475 mM NaCl的营养琼脂培养基初筛耐盐菌株；采用ACC作为唯一氮源的DF培养基鉴定ACCD活性，以溶磷圈法评估磷酸盐 solubilization能力；通过水培实验筛选出9株能促进番茄幼苗生长的菌株；最终在温室条件下定量分析接种处理对植株生长参数(鲜重、干重)、生理指标(叶绿素荧光、光谱反射)及离子平衡(Na⁺/K⁺比)的影响。

研究结果
Rhizosphere Soil Collection and Segregation of Bacteria
从红树林根际分离的57株细菌中，24株同时具备ACCD活性和溶磷能力，其中9株在75 mM NaCl胁迫下使番茄幼苗鲜重增加18-27%。

Isolation and Recognition of Rhizobacteria
基因组鉴定显示优势菌株分属Bacillus subtilis (B1)、Bacillus velezensis (B2)、Bacillus siamensis (B3)和Priestia filamentosa (B4)，其ACCD活性强度排序为B1>B3>B2>B4。

Discussion
ACCD活性菌通过降解ACC降低乙烯水平，缓解盐诱导的生长抑制；同时IAA分泌促进根系发育，增强Na⁺外排能力，而溶磷作用则改善磷素营养，三者协同提升植物耐盐性。

Conclusion
B1和B3菌株能同步调控植物激素(乙烯/IAA)平衡和矿质营养吸收，使番茄在盐胁迫下保持接近正常的生理状态，这种"微生物护甲"策略为边际土地利用提供了可持续解决方案。

这项研究的突破性在于首次系统论证了红树林极端环境微生物在农作物抗盐应用中的价值，特别是揭示了ACCD-IAA双通路协同作用机制。相比传统化学改良剂，这类生物肥料更具生态安全性，在阿联酋等干旱区的设施农业中具有广阔应用前景。未来研究可进一步解析菌株基因组中的耐盐相关基因簇，为合成生物学改良菌株提供分子靶点。