伯克霍尔德菌通过改善生理适应性及调节铝响应基因的表达增强甘蔗对铝胁迫的耐受性

陆珍; 谢光杰; Qaisar KHAN; 覃英; 黄毓燕; 郭道君; 杨婷婷; 杨丽涛; 邢永秀; 李杨瑞; 王震; 《植物生态学报 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：多种因素可影响植物生长并提高其抗逆性,其中植物根际促生菌（PGPR）可能扮演着极其重要的角色。为挖掘耐铝性良好的根际微生物资源并探讨其缓解甘蔗（Saccharum officinarum）铝毒害的作用,该研究从甘蔗根际土壤中分离出一批耐铝细菌,分析它们的促生特性、耐酸性、耐铝性以及对Al³⁺的去除能力,筛选出优势PGPR并检测其对甘蔗的促生长效应,对比接种和不接种PGPR的甘蔗在铝胁迫下植株体内的铝积累量、生理代谢情况以及耐铝相关基因的表达量。分离筛选到的3株优势甘蔗根际细菌——伯克霍尔德菌（Burkholderia）, A1、A23、X6具有较强的耐酸性（pH 3.8）和耐铝性(4或5 mmol·L^-1),3株细菌均具有溶磷、分泌胞外多糖（EPS）、固氮和去除Al³⁺的能力,X6能够产生少量吲哚乙酸, A1和X6可分泌较多的铁载体, A23和X6具有1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶活性, A1、A23、X6菌株组合可显著提高甘蔗株高、叶面积及地上部分鲜质量。接种组合菌对植株地上部分与地下部分氮、磷、钾的含量无明显影响,但显著增加了0.5、1 mmol·L^-1铝胁迫下甘蔗地上部分的铝含量和显著降低了1 mmol·L^-1铝胁迫下甘蔗地下部分的铝含量,总体表现为降低甘蔗体内的总铝含量。接种处理对植株超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性以及脯氨酸、可溶性蛋白含量无显著影响,但显著降低了铝胁迫下甘蔗根尖的丙二醛含量,显著提高了根尖的过氧化氢酶活性,显著增加了甘蔗根尖MAPK和GST基因以及叶片PEPC基因的表达量。这些结果表明,耐铝伯克霍尔德菌对甘蔗生长、铝的吸收积累和植株抗氧化防御能力及耐铝基因表达产生显著影响,这些影响共同作用提高了甘蔗的耐铝毒能力。

关键词： 伯克霍尔德菌 甘蔗 铝胁迫 生理适应性 耐铝基因