根际内生真菌Penicillium rubens增强作物抗旱性及生产力的机制研究

本研究揭示了内生真菌Penicillium rubens通过调控脯氨酸积累、NHX1基因表达及根系生物量，显著提升生菜（Lactuca sativa）和番茄（Solanum lycopersicum）在干旱胁迫下的耐受性与产量，突破传统植物耐受性-生产力权衡（trade-off）限制，为可持续农业提供创新策略。

　　

Highlight

内生真菌Penicillium rubens（原P. chrysogenum）通过激活宿主植物的渗透调节与离子稳态通路，显著增强其在干旱条件下的适应性。

Results

在生菜中，接种内生真菌（E+）的植株表现出脯氨酸含量、NHX1基因表达与根系生物量的协同提升，且与产量无权衡关系（图1-3）。相比之下，未接种组（E-）的胁迫响应指标与产量呈显著负相关。番茄在E+条件下呈现"超补偿效应"：即使在高胁迫下，产量仍高于E-组。

Discussion

内生真菌通过以下机制打破传统权衡：

1. 1.

   上调液泡Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（NHX1）基因表达，增强离子区隔化能力

2. 2.

   促进脯氨酸合成，维持细胞膨压

3. 3.

   优化碳分配模式，使资源同时投向耐受性（如根系生长）与繁殖器官（果实）

Conclusion

Penicillium rubens的接种使两种作物在干旱条件下实现"双赢"——既提升耐受性又增加产量，其效果受宿主物种与胁迫强度调控。该发现为气候智能型农业提供了微生物辅助育种的新思路。