甜菊为菊科甜菊属一种多年生草本植物,其叶片富含的萜类化合物(甜菊糖苷)具有高甜度、低热量特性,此外,甜菊还具有降血糖、降血脂等药效与功能。我国是全球最大的甜菊种植国以及甜菊糖苷生产与出口国,总贸易份额占到全球甜菊市场的80%以上。值得一提的是,甜菊生长及甜菊糖苷合成对土壤水分及氮素养分十分敏感,其响应模式受到多方面因素的调节;其中,根际微生物组是影响宿主植物环境适应性的关键因素,但是目前尚不清楚甜菊根际微生物组对水和(或)氮胁迫的敏感性及其与甜菊性状的关系。
观赏植物研究中心鸢尾甜菊课题组基于生理生化和16S rRNA绝对定量测序手段探究了水/氮胁迫下甜菊植物及根际微生物组的响应规律。结果表明,水分胁迫对甜菊根系发育影响较大,而氮素胁迫则主要调节甜菊地上部生长和叶片甜菊糖苷含量。此外,甜菊根际细菌绝对丰度对水分胁迫更加敏感。基于对128个响应性细菌的分类结果显示,对水/氮胁迫敏感的细菌类群主要隶属于变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门。系统发育分析显示,因水/氮胁迫而富集的细菌类群普遍表现出随机的系统发育分布,而被抑制的细菌类群则表现出系统发育保守的生态策略。此外,研究还鉴定了与水/氮协同调控下与甜菊生长或甜菊糖苷合成密切相关的根际细菌种类。综上,该研究揭示了甜菊根际细菌群落对水/氮胁迫的适应性组装,并确定了介导甜菊糖苷合成和甜菊耐受性的潜在核心微生物。研究成果为预测根际细菌对不同非生物胁迫的响应模式及其在植物抗性和次生代谢中的功能提供了宝贵信息。
上述研究成果以题为"The recruitment of specific rhizospheric bacteria facilitates Stevia rebaudiana salvation under nitrogen and/or water deficit stresses"近日发表在国际知名期刊Industrial Crops and Products(中科院一区,IF=6.45)上。鸢尾甜菊组孙玉明博士为论文第一作者,原海燕副研究员与中山大学农学院郭俊杰博士为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金(32101842, 31902114)、江苏省自然科学基金(BK20190543, BK20201243)和中国科协青年人才托举工程项目(2019QNRC001)的资助。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926669022009177