PPB|我院设施结构与环境研究团队在光质调控植物根际促生菌在番茄根部定殖方面取得新进展

       2024年1月，河南农业大学园艺学院园艺设施结构与环境研究团队的研究成果“High red/far-red ratio promotes root colonization of Serratia plymuthica A21-4 in tomato by root exudates-stimulated chemotaxis and biofilm formation”在Plant Physiology and Biochemistry（中科院2区，IF=6.5）期刊发表。该文章围绕光质调控普城沙雷菌A21-4和番茄根际互作展开，揭示了高红光/远红光比例通过促进亮氨酸、甲硫氨酸、谷氨酰胺、6-氨基己酸和松三糖等根系分泌物合成调控A21-4在番茄根部趋化和生物膜形成，增强促生菌定殖能力的作用机理。研究结果为后期在生产上推广设施低耗能LED补光和促生菌联合应用及利用根系分泌物“伴侣”增强促生菌定殖能力，进而调控作物生长和抗逆性提供了新思路。        植物根际促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR）是一类能在植物根际存活和定殖，并具有促进植物生长或防控植物病害能力的有益微生物，而PGPR在植物根部的有效定殖是其发挥促生长和生防作用的前提。普城沙雷菌A21-4是课题组从洋葱根际土壤中分离的,具有对病原菌的拮抗活性高,促生效果显著,诱导抗性等优良特性的PGPR菌株。光是植物重要的能量来源和环境信号，对植物生长发育和逆境应答都起着重要的调节作用。由于季节变化、设施结构、高密种植和光合色素对红光和远红光的吸收和反射性能不同等原因，使得作物经常处在低红光/远红光比例环境下。然而，不同比例红光/远红光（R/FR）如何影响PGPR在番茄根部的定殖及调控机制是什么，仍不清楚。课题组研究发现，高R/FR促进普城沙雷菌A21-4在番茄根部定殖和其发挥促生能力，相反，低R/FR显著抑制A21-4在番茄根部定殖；利用UPLC-MS/MS对接种和未接种A21-4的不同R/FR比例处理下的番茄幼苗根系分泌物进行非靶向代谢组学分析，结果表明，高R/FR比例下有64种初生代谢物含量显著高于低R/FR处理下的根系分泌物组分。其中，7种氨基酸、1种有机酸和1种糖，与对照相比，能明显诱导A21-4的趋化性和生物膜形成。重要的是，外源添加5种根系分泌物成分(亮氨酸、甲硫氨酸、谷氨酰胺、6-氨基己酸和松三糖)可以分别恢复和进一步提高A21-4在低R/FR和高R/FR下在番茄根部的定殖能力和促生能力，以上实验结果说明亮氨酸等根系分泌物参与了高R/FR调控A21-4在番茄根部的定殖过程。        园艺设施结构与环境课题组青年教师国志信副教授为论文第一作者，硕士生秦艳萍和吕景丽为共同第一作者，青年教师董韩和申顺善教授为共同通讯作者。课题组朴凤植教授、董晓星副教授、张涛副教授和杜南山老师，硕士生王晓杰、叶婷也参与了该研究工作。研究得到国家自然科学基金青年项目(32002118)、河南省优秀青年科学基金项目(232300421032)等的资助。（撰文/国志信 审核/胡建斌、毛会坡 发布/徐宛玉）

文章链接：High red/far-red ratio promotes root colonization of Serratia plymuthica A21-4 in tomato by root exudates-stimulated chemotaxis and biofilm formation - ScienceDirect