来自Bacillus sp. PAR690的挥发性有机化合物通过调节光合作用和氮代谢来促进植物生长

《BMC Plant Biology》：Volatile organic compounds from Bacillus sp. PAR690 Promote plant growth by regulating photosynthesis and nitrogen metabolism

　　

摘要

植物生长促进菌（PGPB）可通过多种机制促进植物生长；然而，植物相应的分子反应途径至今仍不完全清楚，尤其是那些由细菌产生的挥发性有机化合物（VOCs）所介导的途径。在本研究中，从Achnatherum inebrians的根际土壤中分离出一种能够产生生长促进型VOCs的Bacillus菌株，将其命名为PAR690。平板试验表明，PAR690能显著提高Arabidopsis中的叶绿素a/b含量、类胡萝卜素含量以及总叶绿素含量，同时还能促进还原糖、可溶性糖和淀粉的积累。GC/MS分析显示，PAR690产生的生长促进型VOCs包括乙酰醇、2,3-丁二醇和吲哚。转录组分析表明，PAR690显著上调了与“光合作用-天线蛋白”、“光合作用光捕获”以及“叶绿素分解代谢”途径相关的多个关键基因的表达。此外，PAR690还下调了methyl esterase 16的表达，同时上调了chlorophyllase 1的表达，从而在叶绿素含量升高的情况下维持叶绿素的稳态。PAR690还能通过诱导nitrate transporter 2.1和nitrate transporter 2.5的表达来增强植物的氮吸收和积累能力。另外，PAR690还能显著增加Arabidopsis中的花青素积累，这一效应与UDP-葡萄糖：黄酮类3-O-葡萄糖转移酶相关基因以及花青素色素1生成相关基因的表达上调密切相关。总体而言，这些研究结果揭示了PAR690如何通过VOCs在生理和转录层面发挥调控作用来促进植物生长，为理解PGPB与植物之间的相互作用提供了新的见解。