Pseudomonas sp. 菌株M30-35对藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）耐盐性的促进作用研究

一、研究团队与发表信息
本研究由西北民族大学生物医学研究中心的Deyu Cai、Ying Xu、Fei Zhao、Xiaonong Guo团队与中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所的Huirong Duan合作完成，发表于PeerJ期刊（2021年1月13日上线，DOI: 10.7717/peerj.10702）。研究受中国国家自然科学基金（31760242）等多项资助。

二、学术背景与研究目标
科学领域：本研究属于植物-微生物互作与逆境生理学的交叉领域，聚焦于植物根际促生菌（PGPR, Plant-Growth-Promoting Rhizobacteria）在盐胁迫下的调控机制。
研究背景：盐胁迫是干旱与半干旱地区作物生产的主要限制因素。传统改良盐碱地的农业措施（如选育耐盐品种）仍处于发展阶段，而PGPR因其能通过多种机制增强植物抗逆性成为研究热点。前期研究发现，从腾格里沙漠盐生植物Haloxylon ammodendron根际分离的Pseudomonas sp. M30-35可显著提高多年生黑麦草的耐盐性，但其对藜麦（一种高营养价值的盐生作物）的作用尚未明确。
研究目标：评估M30-35接种对盐胁迫下藜麦生长、生理及次生代谢产物积累的影响，揭示其耐盐调控机制。

三、研究流程与方法
1. 菌株培养与处理
- 菌株来源：M30-35（保藏号：1K03247）在LB液体培养基中培养至OD600=0.9–1.0，稀释至10^9 CFU/mL。
- 植物材料：藜麦种子经0.5%高锰酸钾消毒后，分别浸泡于LB培养基（对照组）或M30-35菌液（处理组）20分钟，黑暗条件下25°C萌发48小时。

1. 盐胁迫实验设计

   • 生长条件：幼苗移栽至灭菌蛭石中，接种1 mL M30-35或LB培养基，浇灌1/2 Hoagland营养液，温室培养（光周期16:8 h，昼/夜温26/22°C）。
     
   • 盐处理：14日龄幼苗分别施加0、150、300 mM NaCl，于处理后7天和21天取样测定。
     

2. 生理与生化指标测定

   • 生物量：测定根与地上部干重（70°C烘干4天）。
     
   • 叶绿素含量：80%丙酮-乙醇混合液提取，分光光度法测定Chl a（663 nm）与Chl b（645 nm）。
     
   • 根系活力：TTC法（红四氮唑还原法）测定脱氢酶活性。
     
   • 磷含量：钼锑抗比色法（420 nm）分析总磷。
     
   • 皂苷含量：以齐墩果酸为标准，香草醛-高氯酸显色法（546 nm）定量。
     

3. 数据分析

   • 采用SPSS 21.0进行单因素方差分析（ANOVA）与Duncan多重比较（p<0.05），数据以均值±标准误表示。
     

四、主要研究结果
1. 生物量提升
- 7天盐胁迫下，150 mM NaCl使M30-5处理组的地上部干重显著增加（p<0.05）；21天时，300 mM NaCl下根干重比对照提高51.97%。
- 机制关联：根系生物量的增加可能源于M30-5对盐胁迫下营养吸收的促进，为后续生理指标分析奠定基础。

1. 光合色素稳定性

   • 7天300 mM NaCl胁迫下，M30-5处理的Chl a含量比对照高40.48%（p<0.05）；21天时Chl b含量提升66.54%。
     
   • 逻辑链条：叶绿素维持能力直接关联光合效率，解释了生物量未因盐胁迫显著下降的原因。
     

2. 根系活力与磷稳态

   • 150 mM NaCl下，M30-5处理的根系活力较对照提高11.88%（7天）和27.12%（21天）。
     
   • 磷含量在150 mM NaCl（7天）下显著高于对照，表明M30-5可能通过溶解土壤固定磷缓解盐胁迫的营养缺乏。
     

3. 次生代谢调控

   • 300 mM NaCl下，M30-5使皂苷含量增加17.40%（p<0.05）。皂苷作为藜麦抗逆相关次生代谢物，其积累可能与耐盐性正相关。
     

五、结论与价值
1. 科学价值：首次证实M30-5通过维持光合效率、增强根系活力及调控皂苷合成等多途径提升藜麦耐盐性，为PGPR-植物互作机制提供了新证据。
2. 应用价值：M30-5可作为生物肥料成分，用于盐碱地藜麦种植，减少化学肥料依赖，推动可持续农业。

六、研究亮点
1. 创新方法：结合传统生理指标（如TTC法测根系活力）与次生代谢产物分析（皂苷），全面解析耐盐机制。
2. 对象特殊性：选择兼具经济价值与耐盐潜力的藜麦，填补了PGPR在盐生作物中的应用空白。
3. 发现新颖性：揭示M30-5对皂苷合成的诱导作用，为植物抗逆代谢调控提供新视角。

七、其他价值
研究团队提供了完整的原始数据与菌株保藏信息（MCCC 1K03247），支持结果的可重复性。此外，实验设计中设置LB培养基对照，有效排除培养基成分对结果的干扰。