利用番茄根际微生物招募策略筛选耐盐耐旱促生植物细菌候选菌

《Environmental Microbiome》：Tomato-mediated enrichment of stress-adapted rhizobacteria under salinity and drought: a combined microbiome and cultivation-based approach

　　

摘要

背景

土壤盐渍化和干旱是主要的环境胁迫因子，它们通过改变植物表现和根际微生物群落，日益威胁着农业生产率。利用胁迫条件下的植物介导微生物招募机制可能是一种有效的策略，用于识别适应不良环境条件的潜在有益微生物。在本研究中，番茄植株被用作生物陷阱，在对照、盐渍化和干旱条件下选择性招募和富集压力适应型根际细菌。通过 16S rRNA 基因扩增子测序对这些细菌群落进行了表征，同时使用选择性培养基分离可培养细菌，并随后评估其分类学身份和促生植物（PGP）性状。

结果

盐渍化和干旱均显著改变了细菌群落组成，处理因素解释了根际群落中 31% 的变异（PERMANOVA，R2 = 0.31，p = 2 × 10^?4）。两两比较证实了对照与干旱（R2 = 0.27，p = 0.0070）、对照与盐渍化（R2 = 0.21，p = 0.0082）以及盐渍化与干旱（R2 = 0.26，p = 0.0082）之间存在显著差异。在已确定的判别属中，盐渍化富集类群的例子包括Nitrosarchaeum、Nitrosospira、Phenylobacterium和Hydrogenophaga，而干旱富集类群包括Massilia、Paenarthrobacter、Pseudonocardia和Rhodoplanes。选择性培养获得了 127 个细菌分离株，分为 83 种不同的 ARDRA 型谱。对每个型谱的一个代表性菌株进行了 16S rRNA 基因测序，结果鉴定出 20 个细菌属。回收的菌株集合包括盐渍化条件下与胁迫相关的属，如Arthrobacter、Paenarthrobacter和Streptomyces，以及干旱条件下的Massilia、Microbacterium和Lysinibacillus。若干分离株表现出多种促生植物性状，包括养分溶解活性、IAA 和铁载体产生、ACC 脱氨酶活性、固氮潜力和硫氧化能力。

结论

我们的研究结果表明，非生物胁迫下的植物介导招募可被利用作为一种有针对性的生物勘探策略，用于回收具有体外 PGP 性状的候选胁迫相关可培养细菌。该方法为识别微生物候选者提供了框架，以便后续进行功能验证，并潜在地开发为用于暴露于盐渍化和干旱条件下的作物的生物接种剂。