最新研究成果 | 西农：代谢表型能否作为根际细菌的植物促生长能力的筛选标准(国人佳作)

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编译：微科盟索亚，编辑：微科盟索亚、江舜尧。

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导读  

2021年1月5日,西北农林科技大学生命科学学院的韦革宏教授团队等人于在Frontiers in Microbiology发表题为《Multiple Metabolic Phenotypes as Screening Criteria Are Correlated With the Plant Growth-Promoting Ability of Rhizobacterial Isolates》的文章。植物根际促生细菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）对自然环境中的农业可持续发展具有重要作用，而高效的筛选方法是获PGPR的前提条件。由于植物与微生物之间复杂的相互作用，目前许多基于植物促生（PGP）机理的传统初步筛选标准往往没有很好地发挥作用，导致筛选效率低下。因此，应评估更多新的筛查标准，建立更有效的筛查体系。然而，针对这一问题的研究十分有限，提出的新筛选标准也不多。本研究的目旨在分析根际细菌的代谢表型与其PGP能力之间的相关性。并针对这些表型作为PGPR初步筛选标准的可行性进行了评价。21个根际分离菌根据其PGP能力被筛选，传统的PGP性状和多种代谢表型与PGP机制没有直接关系，但可能与根际定殖有关。通过分析PGP性状或代谢表型与植物农艺参数增加之间的相关性，找出与PGP能力最密切相关的指标。在根系分泌物中常见的11种营养物质，如D- 水杨苷、Β- 甲基 -d- 葡萄糖苷和D- 纤维二糖的利用与根际细菌的PGP能力呈显著正相关。一种氨基酸和两种有机酸（L- 天冬氨酸、α- 酮戊二酸和甲酸）的利用率与PGP能力呈负相关。本研究测定的四个PGP性状与PGP能力之间没有显著相关性。根际定殖是PGPR影响植物的前提条件，因此根际细菌代谢产生的营养基质与根系分泌物成分相同或相似的能力可作为PGPR初筛的较好指标。

关键词：植物根际促生长细菌、初步筛选标准、代谢表型、营养   基质、根系分泌物

论文ID

原名：Multiple Metabolic Phenotypes as Screening Criteria Are Correlated With the Plant Growth-Promoting Ability of Rhizobacterial Isolates

译名：多种代谢表型作为筛选标准与根际细菌的植物促生长能力相关

期刊：Frontiers in Microbiology

IF：5.64

发表时间：2022.01.05

通讯作者：韦革宏

通讯作者单位：西北农林科技大学生命科学学院

DOI号：10.3389/fmicb.2021.747982

实验设计

从大豆（Glycine max [L.] Merrill）中黄13收集根系样本，并测定种植地土壤理化性质。分离培养根际以及根瘤细菌，对分离的细菌进行了PGP性状的筛选并进行16S rRNA基因测序。根据PGP性状筛选和16S rRNA基因序列比对结果，选择21株大豆根际细菌分离菌株进行单次接种试验，研究其对无根际共生菌的大豆植株的影响，并测定21个菌株代谢表型分析。进行与Sinorhizobium sp. CCNWSX1528的共接种试验，验证分离菌株对大豆-根瘤菌共生的影响是否稳定。

结果

表1. 用于接种试验的根基细菌和PGP性状

图1. 接种21株根际细菌的植株与未接种植株农艺参数之比。Ratio=DataER / DataCK（DataER表示根际细菌接种处理中各重复的数据，DataCK表示非接种处理中各重复数据的平均值）。根际细菌接种处理有9个重复，不接种处理有24个重复。误差线表示标准误差。*、**分别表示（接种与不接种）处理之间存在显著差异（p < 0.05和p < 0.01）。

图2. 热图表示了21个根际细菌菌株在Biolog Gen III微板上代谢71个碳基质的能力。数据为不同微板中两次重复的平均值。

图3. 研究了21株根际细菌与Sinorhizobium sp. CCNWSX1528共接种与单独接种Sinorhizobium sp. CCNWSX1528植株农艺参数的比值。Ratio=DataER / DataCK（DataER表示根际细菌接种处理中各重复的数据，DataCK表示非接种处理中各重复数据的平均值）。RDW，根干重；SDW，地上部干重；NDW，单位根瘤干重；TNN，根瘤总数；RNN，红色根瘤数；RN，根总氮；SN，地上部总氮；CI，综合指数。

图4. 热图显示了根际菌株代谢表型与其对大豆-根瘤系统促进作用之间的Spearman相关系数。RDW，根干重；SDW，地上部干重；NDW，单位根瘤干重；TNN，根瘤总数；RNN，红色根瘤数；RN，根总氮；SN，地上部总氮；CI，综合指数。* p <0.05，** p< 0.01（n = 21）。