npj Biofilms and Microbiomes|中国农科院蔬菜花卉研究所联合湖南农业大学发现马铃薯耐盐根际微生物“帮手”——假单胞菌 BK43 通过代谢重编程赋予马铃薯耐盐性

       近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所李广存研究团队联合湖南农业大学熊兴耀研究团队，解析了根际微生物组装与马铃薯耐盐之间的关联机制，发现根际微生物假单胞菌 BK43 可激活马铃薯胁迫响应通路，并强化苯丙烷生物合成以提升马铃薯的耐盐能力，相关研究成果以“Rhizosphere microbiome–dependent metabolic reprogramming enhances potato salt tolerance in saline soils”为题发表在npj Biofilms and Microbiomes（IF=11.4，Q1）上。

       土壤盐渍化在全球范围持续加剧，造成作物大幅减产。马铃薯作为全球重要的粮菜兼用作物，属于中度盐敏感植物，依靠传统育种提升其耐盐性存在较大挑战。根际微生物可通过调控养分有效性、离子稳态以及胁迫响应通路来增强植物耐盐能力。然而，耐盐与盐敏感马铃薯基因型之间的根际微生物群落存在何种差异，以及特定微生物是否能够直接介导马铃薯耐盐性尚不明确。 

       研究人员通过对117份二倍体马铃薯材料进行耐盐性评价，以及耐盐和盐敏感材料根际菌群的比较分析，发现盐胁迫使耐盐和盐敏感材料的根际微生物共现网络均有所简化，但耐盐材料保留了更多相互关联的细菌类群，且假单胞菌的相对丰度也更高。进一步的根系转录组分析发现一个基因共表达模块，与多项耐盐指标及假单胞菌丰度均呈显著正相关，其中包含多种参与胁迫应答、防御和代谢调节的基因。为了明确是何种根际微生物促进了马铃薯耐盐性，研究人员通过菌株分离培养、促生特性评价及耐盐性筛选，从耐盐马铃薯材料根际中分离筛选出了耐盐促生菌铜绿假单胞菌BK43。

图1 各菌属在耐盐和盐敏感材料中的共线性网络和丰度分析

       BK43在盐胁迫条件下对马铃薯具有显著的促生和保护作用，且该效应在马铃薯中不存在基因型依赖性。在非灭菌盐渍土壤条件下，接种BK43能够显著加快耐盐马铃薯植株出苗后的早期生长，株高提升约 49%，叶面积增加约 2.2 倍；在灭菌盐渍土壤条件下，耐盐材料生长明显受抑，而接种BK43后植株生长得到显著改善，表明耐盐材料的耐盐表现在一定程度上依赖根际微生物的参与，而假单胞菌BK43能够提供这样的帮助。对于盐敏感材料，在盐胁迫前预先接种与未接种耐盐促生菌株BK43相比，预先接种BK43的盐敏感材料表现出更强的耐盐能力。生理指标测定也印证了这一结果，预接种BK43植株的叶绿素含量更高，根系中丙二醛含量较未接种对照降低约43%，表明膜脂过氧化损伤得到缓解。 

       转录组与代谢组联合分析发现，即便在无盐胁迫条件下，BK43 也可预先激活防御相关途径与苯丙烷生物合成途径；在盐胁迫处理后，上述响应进一步放大，胁迫信号传导、离子转运及氧化还原相关通路被协同诱导。表明BK43可帮助马铃薯植株提前做好防御准备，并在盐胁迫下进一步调动相关代谢途径，减轻盐害。研究结果为利用微生物组策略进行马铃薯耐盐性状改良提供了重要的理论依据与微生物资源。

图2 根际细菌BK43改善盐胁迫下马铃薯的生长与生理表现

       中国农业科学院蔬菜花卉研究所为论文第一完成单位。蔬菜花卉所李广存研究员、王万兴研究员和湖南农业大学熊兴耀教授为论文共同通讯作者，蔬菜花卉所博士研究生王瀚祥、湖南农业大学已毕业硕士研究生李娅娣为共同第一作者；中国农业大学郭仰东教授、蔬菜花卉所秦宇轩研究员给予了指导。该研究得到国家重点研发计划、山东省重点研发计划和中国农业科学院科技创新工程等项目资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41522-026-01150-0