植物根际促生菌挥发性有机物通过生长素信号重塑拟南芥根系构型的机制研究

本研究针对植物根际促生菌（PGPR）挥发性有机物（VOCs）调控根系构型的机制不明确问题，由研究人员开展Bacillus velezensis FZB42源VOCs影响拟南芥根系发育的研究。结果表明VOCs通过调控生长素极性运输（PIN1/PIN2）和信号通路（ARF7/ARF19）显著促进侧根形成，为微生物-植物互作机制提供了新见解，对可持续农业具有重要价值。

　　

植物根际促生菌（PGPR）释放的挥发性有机物（VOCs）被证实能促进植物地上部和根系生长。尽管已知VOCs可调控根系构型，但其内在机制尚不清晰。本研究显示，Bacillus velezensis FZB42释放的VOCs显著促进拟南芥（Arabidopsis thaliana）主根伸长和侧根（LR）发育，从而改变根系结构。VOCs介导的根系构型调控与生长素信号（尤其是极性运输）紧密相关：在生长素信号突变体pin2和axr1-12中，VOCs促进侧根形成的效应几乎完全消失；在生长素核心组分双突变体arf7 arf19中，VOCs处理未能挽救侧根缺陷表型。VOCs可刺激侧根原基（LRP）萌发，并在已有LRP中诱导生长素响应标记DR5:GFP的表达。此外，VOCs调控生长素外排载体（如PIN1和PIN2）的表达，并在主根和侧根中诱导DR5:GFP活性。使用生长素运输抑制剂NPA处理进一步证实，VOCs介导的根系重塑依赖于生长素极性运输。综上，VOCs通过调控生长素分布和下游信号通路，在侧根发育早期增强生长素响应，从而刺激侧根形成。该发现为微生物介导的根系发育提供了新视角，对基于PGPR的可持续农业实践具有指导意义。