微生物的 Melatonin 生产在短期气候引起的压力下改善了植物的代谢功能

科学领域:

• 植物与微生物的相互作用
• 压力生理学 压力生理学
• 农业生物技术 农业生物技术

背景情况:

• 气候变化引起的热量和盐度压力通过减少土壤水分和增加土壤盐度,对农业生产产生负面影响.
• 微生物共生体可以通过生产保护性物质,为宿主植物赋予耐压力.
• 植物压力保护分子氨酸 (melatonin) 在微生物共生体的压力功能中的作用尚不清楚.

研究的目的:

• 调查黑素合成的Bacillus velezensis EH151在增强大豆 (Glycine max L.) 对热量和盐度压力的耐受性方面的作用.
• 阐明在大豆中EH151介导的应激保护背后的生理和分子机制.

主要方法:

• 在受控的热量和盐度压力条件下,用Bacillus velezensis EH151注射Glycine max L.
• 评估植物生长,生物质,光合作用,氧化应激标志物和营养素含量 (宏观营养素和Na).
• 关键载体和转录因子的基因表达分析 (例如,K + 载体,MYB,SOS1,Na + / H + 反载体,热冲击因子).
• 植物内源性激素 (酸,莉酸) 和黑素的量化.
• 代谢分析分析植物防御反应途径,包括氨基酸代谢和中央碳代谢.

主要成果:

• 细菌 velezensis EH151注射显著改善了大豆生长,生物质和光合作用,同时在高温和盐度条件下降低了氧化应激.
• EH151共生增强了宏营养素 (P,Ca,K) 的吸收,并减少了植物芽中的 (Na) 积累.
• 微生物注射提高了关键的应激反应基因的调节,并显著增加了植物内源性丝酸,斯蒙酸和黑激素水平.
• EH151促进了氨基酸代谢途径,表明了增强的防御反应,而非注射的植物显示了增加的中央碳代谢活动,表明对应力耐受性的能量需求更高.

结论:

• 产生黑色素的微生物菌株Bacillus velezensis EH151有效地提高了大豆对热量和盐度压力的耐受性.
• 通过EH151介导的应激耐受性涉及改善营养平衡,激活植物激素信号,以及调节与防御相关的代谢途径.
• 利用像B. velezensis EH151这样的有益微生物菌株是开发适应气候变化的农业的一个有希望的战略.