PCE | 西北农林科技大学韦革宏/陈娟研究组揭示硫化氢与根瘤菌相互作用调节大豆缺水诱导氧化防御过程中的生理和新陈代谢过程

充足的水是植物生长发育的重要条件，干旱条件下，植物生长、光合作用、生物量积累、酶活性和氧化损伤参数均发生显着变化，导致产量降低。豆科植物是根瘤菌的天然宿主，可将大气中的氮转化为植物可用的氮。硫化氢（H2S）作为气体信号分子，在植物生长和发育中起重要作用。最新的研究表明，由H2S介导的S-过硫酸修饰改变脱落酸信号通路中激酶蛋白的结构、生化活性和稳定性，调控植物抗旱性。H2S和根瘤菌是否共同参与调节大豆植株对缺水环境的适应性尚不清楚。

近日，西北农林科技大学生命科学学院韦革宏/陈娟研究组联合香港浸会大学张建华教授在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Interactions between hydrogen sulphide and rhizobia modulate the physiological and metabolism process during water deficiency-induced oxidative defense in soybean”的研究论文，揭示了H2S和根瘤菌相互作用调控大豆植株响应水缺乏环境的适应性机制，已毕业硕士研究生林雪媛和博士研究生张妮娜为论文共同第一作者。

以大豆为研究对象，用4种处理组处理7日龄的大豆植株幼苗：-S. fredii-S (无根瘤菌和NaHS); -S. fredii+S (仅添加100 μM NaHS) ;+S. fredii-S (仅接种根瘤菌-Sinorhizobium fredii Q8 strain); +S. fredii+S (接种根瘤菌和100μM NaHS)。将每个处理组设置三个水梯度：正常含水量80%-90%（NW），中度干旱含水量50%-60%（MW），严重干旱含水量20%-30%（SW），探讨H2S和根瘤菌共同调节缺水大豆中的抗氧化作用、共同调节渗透保护剂的机制和差异代谢物的变化。研究表明H2S和根瘤菌通过共生固氮促进植物中可利用的氮含量，减少大豆-根瘤菌共生系统中缺水造成的损害。该相互作用还通过调节植物代谢物的变化、激活氧化防御系统、增加相关抗氧化基因的表达水平、调节渗透保护相关基因的表达来响应活性氧的积累，从而增强光合作用，改善植物生长。此外，叶片中的脂质代谢物可能在激活防御系统以应对缺水逆境发挥重要作用，为植物中的氧化损伤提供有效的保护作用。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14431

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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