丛枝菌根真菌对长豆（Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis）生长、抗氧化活性及热休克蛋白表达的温度依赖性影响

《Current Microbiology》：Temperature-dependent Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Growth, Antioxidant Activity, and Heat Shock Protein Expression in Long Bean (Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis)

　　

摘要

丛枝菌根真菌被认为是能够提升植物抗非生物胁迫能力的微生物，但它们对不同温度的响应及其对宿主生理的后续影响仍需进一步研究。本研究在25℃、35℃三种温度条件下以及户外（温度在24–43.5℃之间波动）培育长豆（Vigna unguiculata ssp. sesquipedalis），旨在评估丛枝菌根真菌群落多样性、植物根部定殖情况、表型特征、生理特性以及热休克蛋白（hsp）基因的表达情况。通过对丛枝菌根真菌的扩增子测序和形态学分析发现，较高且波动较大的温度条件下丛枝菌根真菌的多样性更高；户外条件则有利于更多种类菌根真菌的生长，包括Acaulospora、Claroideoglomus、Diversispora和Archaeospora，而Glomus在所有处理组中都占据主导地位。在各种生长条件中，25℃时植物根部的菌根定殖程度最高。丛枝菌根真菌接种显著增加了植物的叶片数量和叶绿素含量，同时还提升了抗氧化酶的活性，其中35℃时的反应最为明显。相比之下，对13种hsp基因的qRT-PCR分析显示，丛枝菌根真菌的定殖对这些基因的表达影响不大，仅有Vuhsp26.5在35℃时的表达量有显著上升。温度影响了13种hsp基因中的三种的转录水平，与25℃和户外条件相比，35℃时Vuhsp、Vuhsp22.7-1和Vuhsp26.5的表达量明显升高。总体而言，这些结果表明，丛枝菌根真菌接种通过增强植物的抗氧化防御能力来提升其生长表现，而温度则在决定丛枝菌根真菌的多样性以及hsp基因调控方面起着关键作用。本研究凸显了丛枝菌根真菌与植物相互作用的情境依赖性，同时也为了解其在气候变暖背景下提升作物抗逆性的潜力提供了依据。