巴西固氮螺菌调控小麦P5CS基因表达及抗旱生理机制的创新研究

为解决干旱胁迫下小麦生长受限问题，研究人员通过双实验设计探究了巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)对δ-1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因表达及抗氧化系统的调控作用。结果表明接种菌株可使水分亏缺条件下P5CS mRNA积累量降低82%，脯氨酸含量减少13.8%，同时显著提升过氧化物酶(11.7%)、谷胱甘肽过氧化物酶(7.3%)、过氧化氢酶(65%)等抗氧化酶活性，维持更高光合参数(CO2同化率+84%)。该研究为微生物辅助作物抗旱提供了新思路。

　　

当小麦遭遇干旱胁迫时，一种神奇的土壤细菌——巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)展现了令人惊叹的调控能力。研究人员通过精心设计的双阶段实验揭开了其分子机制：在土壤持水量骤降至25%的逆境下，接种菌株的小麦幼苗表现出与众不同的应激反应。

关键发现聚焦于脯氨酸合成通路的核心基因——δ-1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)。与传统认知不同，接菌植株的P5CS mRNA积累量反而比对照组降低82%，伴随13.8%的脯氨酸含量下降。这暗示微生物可能通过"节流策略"重构植物的代谢平衡。

更精彩的是抗氧化系统的全面激活：过氧化物酶(POD)活性提升11.7%，谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)增强7.3%，而过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)更是分别飙升65%和70%，形成强大的氧化防御网络。光合性能指标同样亮眼，CO₂同化率保持84%优势，气孔导度提升182%，叶肉CO₂浓度增加69%，犹如为小麦装上了"微型生态调节器"。

在开花期干旱的温室验证实验中，接菌植株的细胞膜稳定性、叶片相对含水量及最终产量均显著改善。这项研究颠覆了传统抗旱育种思路，证明微生物-植物互作能通过"基因表达微调-抗氧化强化-光合维持"的三维防御体系实现生态友好型抗旱，为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了微生物解决方案。