利用具有多重抗性特征、能够促进植物生长的内生菌Trichoderma sp. Ghadah-K4来缓解Triticum aestivum L.所面临的干旱和重金属胁迫

《Journal of Crop Science and Biotechnology》：Mitigating drought and heavy metals stress in Triticum aestivum L. using multi-trait tolerant plant growth-promoting endophytic Trichoderma sp. Ghadah-K4

该研究分离出从Solanum incanum中发现的耐旱耐重金属内生真菌Trichoderma sp. Ghadah-K4，证实其在联合胁迫下显著促进小麦生长及品质，并增强抗氧化与渗透调节能力，为干旱重金属污染土壤的生物修复提供新方案。

　　

摘要

干旱和重金属是影响土壤健康和作物生产力的主要压力因素，干旱通过减少水分和增加金属迁移性加剧了金属的毒性。本研究从Solanum incanum中分离并鉴定出一种具有超强耐受性的内生真菌Trichoderma sp. Ghadah-K4，该真菌能够在干旱和重金属共同胁迫下提高小麦的产量和品质。与未受胁迫的条件相比，该菌株在干旱和金属胁迫下表现出强烈的促进植物生长的特性以及更高的金属耐受性。在600 mM的Ni²⁺、Cd²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Cr⁶⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺和Pb²⁺单独胁迫下，Ghadah-K4菌株在促进植物生长的物质方面表现出显著增加，包括ACC脱氨酶（34.51 ± 4.37至56.23 ± 5.19 μM/mg/h）、氨（1.56至2.52倍）、植素（110.38 ± 5.82至140.26 ± 7.00 μg/mL）、吲哚-3-乙酸（121.17 ± 5.46至142.00 ± 6.21 μg/mL）、赤霉素（32.16至66.37%）、铁载体（90.25 ± 2.78至98.40 ± 3.28%）和脱落酸（120.10 ± 6.28至153.22 ± 6.77 μg/mL）以及可溶性磷酸盐（278.40 ± 7.0至316.00 ± 8.88 μg/mL）。同样，在-0.32至-1.40 MPa的水分胁迫下，Ghadah-K4菌株也产生了高水平的植素（84.75–124.8 μg/mL）、赤霉素（80.17–108.36 μg/mL）、吲哚-3-乙酸（21.58–36.80%）、脱落酸（1.20至1.45倍）、铁载体（100%）、ACC脱氨酶（39.16–70.15 μM/mg/h）和磷酸酶活性（270.75–317.18 μg/mL）。Ghadah-K4菌株提高了多种小麦品种（包括Jazan-181、Najran-193、Suama-357、Rafha-377、Maayah-562和Najed-981）在干旱和重金属共同胁迫下的耐受性，改善了发芽率、根/茎的干重/鲜重、根/茎的伸长、种子数量和重量，并提高了相对水分含量、可溶性糖、蛋白质和类胡萝卜素的水平。此外，该菌株还增强了植物的抗氧化和渗透调节防御能力（过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、脯氨酸、甘氨酸甜菜碱和总酚类物质），同时减少了电解质泄漏和丙二醛的产生。这些结果表明，Ghadah-K4是一种潜在的可持续生物制剂，适用于干旱和重金属污染土壤中的小麦种植。