Priestia megaterium mj1212基因组特征及其与N-乙酰葡糖胺协同增强大豆耐盐胁迫的分子机制

这篇研究揭示了土壤细菌Priestia megaterium mj1212（原Bacillus megaterium）的完整基因组特征及其与N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）协同调控大豆耐盐性的多重机制。通过全基因组测序鉴定出5.12 Mb染色体和4个质粒，包含8个次级代谢产物合成基因簇（BGCs）及32个植物促生（PGPR）相关基因。实验证明，150 mM NaCl胁迫下，GlcNAc与mj1212联用使大豆茎长、根重分别提升24.36%和14.51%，并通过调控有机酸（OAs）代谢（柠檬酸↑14.88%、琥珀酸↓14.88%）、抗氧化系统（多酚氧化酶↑56.52%）、一氧化氮（SNO↑492.55%）和脱落酸（ABA↓54.4%）信号通路协同增强耐盐性，为微生物-代谢物联合生物肥料开发提供新策略。

　　

基因组测序与功能注释

Priestia megaterium mj1212的基因组包含5.12 Mb环形染色体（GC含量38.3%）和4个质粒（196.27-153.8 kb），共编码6290个基因，包括121个tRNA和40个rRNA。抗SMASH分析鉴定出8个生物合成基因簇（BGCs），涉及萜烯、铁载体和聚酮化合物等代谢途径。功能注释揭示32个PGPR相关基因，如磷酸盐转运基因（pstB/C/S）、吲哚-3-乙酸（IAA）合成基因（trpA/B）和渗透调节基因（proV），为其促生和耐盐潜力提供分子基础。平均核苷酸一致性（ANI）分析显示mj1212与Priestia megaterium ZS-3等菌株相似性>99%，支持其分类学重归类。

盐胁迫与GlcNAc对菌株生长的影响

在含5%-10% NaCl的培养基中，20-60 mM GlcNAc显著促进mj1212指数生长期生长速率，表明GlcNAc可能通过提供碳氮源和增强细胞壁稳定性协助菌株适应高盐环境。

植物生长与生理响应

150 mM NaCl胁迫下，GlcNAc+mj1212处理使大豆茎长、根鲜重分别提升24.36%和14.51%，根瘤数增加85.71%。叶绿素荧光参数显示，联用处理提高PSⅡ电子传递效率（ET_o/CS↑25.89%）和水分利用效率（RWC↑16.01%），同时降低光系统损伤（ABS/RC↓21.9%）。

抗氧化与代谢调控

盐胁迫诱导的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性被GlcNAc+mj1212显著抑制（SOD↓20.7%），而多酚氧化酶（PPO）和类黄酮含量分别上升56.52%和6.06%。有机酸分析显示柠檬酸（CA）和苹果酸（MA）分别增加14.88%和10.54%，琥珀酸（SA）和乳酸（LA）则下降14.88%和20.33%，提示TCA循环通量重编程以维持能量稳态。

信号分子与激素调控

盐胁迫导致S-亚硝基硫醇（SNO）水平下降60.59%，而GlcNAc+mj1212处理使其恢复至胁迫前的492.55%，可能通过S-亚硝基化修饰调控应激蛋白功能。此外，联用处理使内源脱落酸（ABA）含量降低54.4%，缓解盐诱导的生长抑制。

讨论与展望

该研究首次阐明mj1212基因组特征及其与GlcNAc协同增强大豆耐盐性的多靶点机制，包括：（1）微生物代谢物（如铁载体）直接促进营养吸收；（2）OAs平衡碳代谢与氧化还原稳态；（3）SNO-ABA信号轴调控应激响应。未来需开展田间试验验证该策略在大规模农业中的应用潜力，并探索GlcNAc修饰（O-GlcNAcylation）对植物应激蛋白的翻译后调控作用。