梁燁 何楚婷 楊悅 張玉芬 姜帆

（北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京 100875）

據(jù)估計(jì)全球鹽土與堿土面積超過8.3×108hm2，這其中有一半以上是堿性土壤［1］。堿性土壤不僅含有高濃度的鹽分，同時(shí)還具有高pH值的特性，經(jīng)測(cè)定堿性土壤的pH值范圍是8.5-11［2］。在堿性土壤中生長(zhǎng)的植物不僅受到單鹽毒害（高濃度的Na+、CO32-和HCO3-），而且還受到高pH值對(duì)植物的傷害。已發(fā)表的研究結(jié)果顯示土壤高pH值會(huì)降低土壤磷、鐵和鋅等礦質(zhì)元素的有效性［3-4］，并產(chǎn)生NH3的毒害作用［5］，打破植物體內(nèi)活性氧的平衡［6-7］，嚴(yán)重抑制了植物的光合作用以及根系的生長(zhǎng)［8-9］。由此可見，堿性鹽對(duì)植物生長(zhǎng)的傷害程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中性鹽。目前科研工作者在堿性鹽對(duì)植物的傷害機(jī)制方面已取得較好的進(jìn)展［7］，但在提高植物抗堿性研究方面仍有局限。

根際促生細(xì)菌能夠通過多種作用機(jī)制促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，提高植物的抗逆性。例如，合成抗生素和抗真菌分子，與致病微生物競(jìng)爭(zhēng)植物根表面的結(jié)合位點(diǎn)以及降解異型生物質(zhì)（如藥物、殺蟲劑等）［10］；固氮菌幫助植物獲得優(yōu)質(zhì)豐富的氮資源；分泌有機(jī)酸等物質(zhì)溶解釋放土壤中礦物磷酸鹽中的養(yǎng)分，使其轉(zhuǎn)化為植物能夠利用的可溶性礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收和利用；誘導(dǎo)系統(tǒng)性防御機(jī)制提高植物的抗脅迫能力；直接產(chǎn)生和分泌細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素、脫落酸、赤霉素等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)植物生長(zhǎng)；合成ACC脫氨酶，降解乙烯合成的直接前體ACC（1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸），進(jìn)而降低脅迫條件下植物根系中乙烯的累積量，從而增加植物的抗脅迫能力等［11-14］。

已有大量研究結(jié)果表明含ACC脫氨酶的根際促生細(xì)菌能提高植物對(duì)重金屬、干旱、中性鹽以及洪澇等非生物脅迫的抗逆性［15］，但是關(guān)于其提高植物抗堿性的研究卻很有限。ACC脫氨酶可以將乙烯合成的直接前體ACC降解為氨和α-酮丁酸，作為細(xì)菌生存的氮源和碳源［16］，在這個(gè)酶的催化作用下，植物組織中ACC的含量降低，乙烯的合成量便會(huì)減少。脅迫條件下迅速積累的高濃度乙烯是抑制植物生長(zhǎng)的主要原因［16］。高pH值會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)乙烯及其合成前體ACC含量升高［17］，那么接種含ACC脫氨酶的根際細(xì)菌是否能通過降低乙烯的含量來(lái)提高植物的耐堿性仍未知。

大豆是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，土壤堿化嚴(yán)重威脅著大豆生產(chǎn)。近幾年，科研工作者從基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)的層面細(xì)致地研究了大豆耐中性鹽的機(jī)制［18-20］。但是關(guān)于大豆耐堿性的研究卻比較有限，目前獲得的比較有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)是野生大豆比栽培型大豆耐堿［20］，研究人員將野生大豆中的耐堿相關(guān)基因轉(zhuǎn)到擬南芥或苜蓿中，以期提高植物的耐堿性［21-23］，但是類似的研究結(jié)果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值有限。

根際促生細(xì)菌Variovorax paradoxus5C-2含有ACC脫氨酶，它具有良好的抗?jié)B透壓性、抗逆性和較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力［24-26］。V. paradoxus菌株的泛基因組和核心基因組在功能上與植物代謝的多樣性和促進(jìn)生長(zhǎng)的性狀有關(guān)［27］。已有實(shí)驗(yàn)探明V. paradoxus5C-2存活的環(huán)境條件：最適溫度是28℃，存活溫度范圍是15-37℃，土壤pH的范圍是5-9，土壤滲透勢(shì)范圍是-12 MPa到-0.14 MPa。它在田間土壤中能顯著提高植物的抗旱性［28］。本實(shí)驗(yàn)室的前期研究結(jié)果顯示，該菌能促進(jìn)豌豆對(duì)礦質(zhì)元素的吸收［29］，并且能提高豌豆的抗鹽性［30］。而接種該菌能否提高大豆的耐堿性還未知。本論文將研究堿脅迫條件下，接種根際細(xì)菌V. paradoxus5C-2對(duì)大豆生長(zhǎng)、光合作用和根系構(gòu)型的影響，以期為提高作物的耐堿性提供新思路和新方法。

1 材料與方法

1.1 材料

含ACC脫氨酶的PGPR菌株Variovorax paradoxus5C-2，從俄羅斯農(nóng)業(yè)微生物保藏中心（St Petersburg，Russian Federation）獲得。試驗(yàn)所用大豆（Glycine max（L）.Merr.）為中黃13大豆，購(gòu)于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2 方法

1.2.1 菌懸液的制備 將Variovorax paradoxus5C-2接種于Bacto-PseudomonasF（BPF）培養(yǎng)基上，在28℃恒溫箱中培養(yǎng)3 d，選取生長(zhǎng)良好的單菌落接種于50 mL BPF液體培養(yǎng)基中，放入搖床中（250 r/min，28℃過夜），富集培養(yǎng)至細(xì)菌的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。稀釋菌懸液，將菌懸液濃度調(diào)整至108CFU/mL即用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)540 nm處測(cè)得的OD值為0.537。接菌時(shí)，將4 mL菌液澆于每株大豆莖基部，然后用少量營(yíng)養(yǎng)液沖下，使菌液到達(dá)根系周圍。BPF固體培養(yǎng)基（g/L）：酵母粉，10；胰蛋白胨，10；K2HPO4，1.5；MgSO4，1.5；Agar，16。BPF液體培養(yǎng)基（g/L）：酵母粉，10；胰蛋白胨，10；K2HPO4，1.5；MgSO4，1.5。

1.2.2 大豆的培養(yǎng) 選取顆粒飽滿、大小近似的大豆種子，用10%的過氧化氫溶液浸泡消毒10 min，之后用去離子水沖洗干凈，播種于裝有滅過菌的干凈石英砂的塑料花盆中，覆蓋黑色塑料布以遮光，在溫室中培養(yǎng)。待種子發(fā)芽時(shí)，揭開黑塑料布。種子萌發(fā)期間，每日適時(shí)適量補(bǔ)水。大豆幼苗長(zhǎng)出第一對(duì)復(fù)葉后，選取長(zhǎng)勢(shì)相同，主根完整的幼苗移入盛有滅過菌的石英砂的花盆中，花盆體積大約是2.5 L。移苗后第2天，澆灌1/4 Hogland營(yíng)養(yǎng)液。3 d后，澆灌1/2 Hogland營(yíng)養(yǎng)液，再過3 d，澆灌全營(yíng)養(yǎng)液。

Hogland營(yíng)養(yǎng) 液 組 成 如 下（單 位：μmol/L）：KNO3，2 800；Ca（NO3）2·4H2O，1 600；MgSO4·7H2O，1 000；NH4NO3，2 000；NaH2PO4，600；Na-FeEDTA，40；H3BO3，10；ZnSO4，2；MnSO4·4H2O，2；CuSO4·5H2O，0.5；Co（NO3）2·6H2O，0.2；H2MoO4，0.08。

1.2.3 加菌和鹽堿處理 移苗后第16天，開始接菌處理。將大豆幼苗分為2組，其中一組加菌，另一組不加菌，加菌組每4 d進(jìn)行一次，每次加4 mL濃度為108CFU/mL菌液，處理時(shí)間持續(xù)16 d。將加菌組和不加菌的大豆植株在組內(nèi)分別分成4組，每組4-7個(gè)植株，之后進(jìn)行以下處理（表1）。具體的分組處理為：澆灌完全營(yíng)養(yǎng)液的對(duì)照組（pH為6.02）；含40 mmol/L NaCl的營(yíng)養(yǎng) 液（pH為6.03）；含40 mmol/L鈉離子的NaHCO3的營(yíng)養(yǎng)液（pH為8.12）；含40 mmol/L鈉離子并且Na2CO3與NaHCO3以1∶15混合的營(yíng)養(yǎng)液（pH為9.04）。每2 d用充足的、相應(yīng)處理的營(yíng)養(yǎng)液澆灌大豆植株，直到有液體從盆子下部的小孔中流出。鹽堿處理開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間與接菌處理一致。

1.2.4 生理指標(biāo)的測(cè)定 測(cè)定生物量：大豆移苗后32 d，即鹽堿處理以及接菌16 d后，將大豆植株分為地上部和根系，稱量鮮重后，用烘箱將植株水分烘干至質(zhì)量不再變化，稱量其干重。

測(cè)定大豆主根長(zhǎng)度和側(cè)根總根長(zhǎng)：在每個(gè)處理組中隨機(jī)選取3株大豆根系，將其鋪展開后，用尺子測(cè)量主根及側(cè)根的長(zhǎng)度，之后計(jì)算側(cè)根的總長(zhǎng)度。

測(cè)定氣孔阻力：采用AP4型氣孔計(jì)，移苗后第30天在9：00-11：00測(cè)定植株葉片的氣孔阻力，測(cè)定部位為第5對(duì)三出復(fù)葉。

表1 實(shí)驗(yàn)處理方案

測(cè)定光合指標(biāo)：采用超便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xMINI-PAM（德國(guó)，WALZ）及WinControl-3.2軟件，移苗第32天在19：00-21：00間，測(cè)定植株葉片的光合作用熒光參數(shù)——初始熒光（Fo）和最大熒光（Fm），計(jì)算可變熒光Fv（Fv=Fm-Fo）和光系統(tǒng)Ⅱ（photosystem Ⅱ complex，PSⅡcomplex）原初光能最大轉(zhuǎn)換效率（Fv∶Fm）。測(cè)定部位為大豆第4對(duì)三出復(fù)葉。

測(cè)定葉綠素含量：移苗后第31天，即鹽堿處理和接菌處理15 d，取大豆植株的第五對(duì)復(fù)葉，將葉片洗凈，用吸水紙吸干表面水分，去大葉脈后，剪碎葉片，用于測(cè)定葉綠素的含量，測(cè)定方法詳見《植物生物學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》［31］。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 采用Microsoft Office Excel 2016和GraphPad Prism 6.0軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)不同鹽堿處理的小組中的接菌組、未接菌組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及2個(gè)獨(dú)立樣本t-檢驗(yàn)，對(duì)不同處理的小組進(jìn)行組間單因素方差分析比較。其中顯著性檢驗(yàn)P值為0.05。

2 結(jié)果

2.1 鹽堿處理?xiàng)l件下，接種根際促生細(xì)菌V.paradoxus 5C-2對(duì)大豆干重的影響

中性鹽（NaCl）和堿性鹽（NaHCO3和Na2CO3）中鈉離子的濃度都是40 mmol/L，分別處理大豆后發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照植株相比中性鹽對(duì)大豆地上部生物量沒有影響，但是堿性鹽對(duì)地上部生物量的抑制效應(yīng)卻非常顯著，在pH為8.12和9.04的條件下分別降低了39%和51%。接種根際細(xì)菌V. paradoxus5C-2后，對(duì)照組、中性鹽處理和堿性鹽處理的大豆地上部生物量分別增加了15%、8%、19%和27%。在pH值是9.04的條件下，根際細(xì)菌促進(jìn)地上部干重增長(zhǎng)的比例最大（圖1-A）。

中性鹽處理導(dǎo)致大豆根系干重增加了15%，然而堿性鹽（pH分別為8.12和9.04）處理卻使根系干重降低了31%和37%。接種V. paradoxus5C-2后，對(duì)照組、中性鹽處理和堿性鹽處理的大豆根系干重分別增加了18%、14%、21%和31%。在pH值是9.04的條件下，根際細(xì)菌促進(jìn)根系干重增長(zhǎng)的比例最大（圖1-B）。

中性鹽和堿性鹽處理以及根際細(xì)菌對(duì)大豆整個(gè)植株干重的影響與對(duì)地上部干重的影響一致。雙因素方差分析結(jié)果還表明，鹽堿處理與細(xì)菌接種處理對(duì)植物生物量的影響之間沒有明顯的交互作用（P＞0.05），即V. paradoxus5C-2 改善植物生長(zhǎng)的效應(yīng)和鹽堿處理抑制植物生長(zhǎng)的效應(yīng)是相互獨(dú)立的。

2.2 鹽堿處理?xiàng)l件下，接種根際促生細(xì)菌V.paradoxus 5C-2對(duì)大豆根系構(gòu)型的影響

雙因素方差分析結(jié)果表明，與對(duì)照相比，中性鹽處理的大豆側(cè)根總長(zhǎng)度沒有明顯變化，但是堿性鹽處理時(shí)大豆側(cè)根總長(zhǎng)度顯著降低，分別降低了36%和57%。接菌處理后，對(duì)照組大豆根系側(cè)根總長(zhǎng)度顯著升高。中性鹽和堿性鹽處理的植株接菌處理后，側(cè)根總長(zhǎng)度分別提高了12%、36%和17%（圖2-A）。

雙因素方差分析結(jié)果表明，鹽堿處理以及接菌處理對(duì)大豆主根長(zhǎng)度均未產(chǎn)生顯著性影響，但是從數(shù)值上來(lái)看，堿性鹽處理導(dǎo)致主根長(zhǎng)度降低了13%和18%。加菌處理后，對(duì)照組、中性鹽處理和堿性鹽處理的大豆主根長(zhǎng)度分別增加了11%、7%、11%和18%（圖2-B）。

雙因素方差分析結(jié)果還表明，鹽堿處理與細(xì)菌接種處理對(duì)植物根系構(gòu)型的影響之間沒有明顯的交互作用（P＞0.05），即V. paradoxus5C-2 對(duì)植物根系構(gòu)型的影響和鹽堿處理對(duì)根系構(gòu)型的負(fù)面效應(yīng)是相互獨(dú)立的。

2.3 鹽堿處理?xiàng)l件下，接種根際促生細(xì)菌V.paradoxus 5C-2對(duì)大豆葉片氣孔阻力的影響

圖1 鹽堿和接菌處理16 d（移苗32 d），大豆地上部（A）、根系（B）以及整個(gè)植株的干重（C）

雙因素方差分析結(jié)果表明，堿性鹽脅迫處理和接種細(xì)菌處理都會(huì)顯著影響大豆的氣孔阻力。如圖3所示，未接菌時(shí)，含40 mmol/L鈉離子的中性鹽對(duì)大豆氣孔阻力沒有影響，但是含40 mmol/L鈉離子的堿性鹽處理卻顯著提高了氣孔阻力，在pH值分別是8.12和9.04的條件下，氣孔阻力分別升高了176%和209%。接菌處理后，對(duì)照組和中性鹽處理的大豆葉片氣孔阻力沒有明顯變化，但是堿性鹽處理的大豆氣孔阻力卻出現(xiàn)顯著降低，分別降低了25%和16%。

圖2 鹽堿和接菌處理16 d（移苗32 d），大豆側(cè)根總長(zhǎng)度（A）和主根長(zhǎng)度（B）

雙因素方差分析結(jié)果還表明，鹽堿處理與細(xì)菌接種處理對(duì)植物氣孔阻力的影響之間沒有明顯的交互作用（P＞0.05），即V. paradoxus5C-2 對(duì)植物氣孔阻力的影響和鹽堿處理的效應(yīng)是相互獨(dú)立的。

2.4 鹽堿處理?xiàng)l件下，接種根際促生細(xì)菌V.paradoxus 5C-2對(duì)大豆葉綠素含量的影響

雙因素方差分析結(jié)果表明，鹽堿處理會(huì)顯著影響大豆完全展開葉片中葉綠素a的含量。當(dāng)用中性鹽處理時(shí)，大豆第5對(duì)三出復(fù)葉中葉綠素a的含量顯著高于對(duì)照組，但是堿性鹽處理的大豆葉綠素a的含量顯著低于對(duì)照，分別降低了55%和71%。接菌處理導(dǎo)致對(duì)照組、中性鹽處理和堿性鹽處理的大豆葉片中葉綠素a含量有升高的趨勢(shì)，分別提高了30%、21%、23%和89%（圖4-A）。

圖3 鹽堿和接菌處理14 d（移苗30 d），大豆第五對(duì)復(fù)葉葉片的氣孔阻力

堿性鹽處理會(huì)顯著影響大豆完全展開葉片中葉綠素b的含量。未接菌時(shí)，中性鹽處理的大豆葉片中葉綠素b的含量增加了64%，但是堿性鹽處理的大豆葉綠素b的含量卻顯著降低，分別降低了55%和71%。在各種鹽堿處理?xiàng)l件下，接菌處理都提高了大豆葉綠素b的含量。接種V. paradoxus5C-2后，對(duì)照組、中性鹽處理和兩種堿性鹽處理的大豆葉片中葉綠素b含量分別升高了31%、22%、25%和87%（圖4-B）。鹽堿處理和接菌處理后大豆葉片中總?cè)~綠素含量的變化趨勢(shì)與葉綠素a和葉綠素b相似。

分析結(jié)果還表明，鹽堿處理與細(xì)菌接種處理對(duì)葉綠素含量的影響之間沒有明顯的交互作用（P＞0.05），即V. paradoxus5C-2 對(duì)葉綠素含量的影響和鹽堿處理的效應(yīng)是相互獨(dú)立的。

2.5 鹽堿處理?xiàng)l件下，接種根際促生細(xì)菌V.paradoxus 5C-2對(duì)大豆光合效率的影響

Fv/Fm 的數(shù)值代表暗適應(yīng)葉片的原初光化學(xué)反應(yīng)的最大量子產(chǎn)量，它能衡量葉綠體進(jìn)行光合作用的最大潛能。中性鹽導(dǎo)致光系統(tǒng)的最大光合潛能（Fv/Fm）顯著升高，但是堿性鹽處理使Fv/Fm分別降低了23%和39%，而接菌處理可以提高 Fv/Fm，且這種提高效應(yīng)在pH值是9.04時(shí)是顯著的。對(duì)照組、中性鹽處理和兩種堿性鹽處理的大豆接種細(xì)菌后 Fv/Fm分別提高了3%、2%、5%和23%（圖5）。

鹽堿處理與細(xì)菌接種處理對(duì)Fv/Fm的影響之間沒有明顯的交互作用（P＞0.05），即V. paradoxus5C-2 對(duì)Fv/Fm的影響和鹽堿處理的效應(yīng)是相互獨(dú)立的。

圖4 鹽堿和接菌處理15 d（移苗31 d），大豆第五對(duì)復(fù)葉的葉綠素a（A）、葉綠素b（B）以及總?cè)~綠素含量（C）

3 討論

圖5 鹽堿和接菌處理16 d（移苗32 d），大豆第4對(duì)三出復(fù)葉的最大光合潛能。

中性鹽與堿性鹽的相似之處在于都含有Na+，而不同之處是中性鹽主要以NaCl和Na2SO4的形式存在，而堿性鹽主要以NaHCO3和Na2CO3的形式存在。為了排除Na+的作用效應(yīng)，更好地探究堿性（高pH值）對(duì)大豆生長(zhǎng)發(fā)育的影響以及根際促生細(xì)菌V. paradoxus5C-2在高pH值條件下對(duì)大豆的作用效果，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做了以下設(shè)定：即40 mmol/L NaCl、含有40 mmol/L Na+的堿性鹽NaHCO3以及Na2CO3與NaHCO3以1∶15的比例混合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，40 mmol/L NaCl處理的大豆地上部和根系的干重沒有顯著變化，但是葉綠素a的含量和最大光合潛能（Fv/Fm）都顯著升高，這說明中黃13大豆具有一定的耐中性鹽的能力。當(dāng)用含40 mmol/L Na+的堿性鹽（pH值分別為8.12和9.04）處理16 d后，大豆地上部的生物量顯著降低，根系干重也大幅減少，分別降低了31%和37%，側(cè)根總長(zhǎng)度、葉綠素含量以及光合效率也都降低，氣孔阻力顯著升高，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高pH值嚴(yán)重抑制了大豆的生長(zhǎng)，這與已發(fā)表的研究結(jié)果一致［7-9］。

接種含ACC脫氨酶的根際促生細(xì)菌V. paradoxus5C-2后，在各種鹽堿處理?xiàng)l件下，大豆地上部和根系的干重均增加，而且增加的幅度隨著脅迫程度的加劇而明顯增大。在堿脅迫條件下，尤其在pH值是9.04時(shí)，接菌處理后大豆的側(cè)根總長(zhǎng)度、葉綠素含量以及最大光合潛能均明顯升高，氣孔阻力急劇下降，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在高pH值條件下接種根際細(xì)菌V. paradoxus5C-2能明顯緩解堿對(duì)大豆的脅迫效應(yīng)。

當(dāng)植物遭受堿脅迫時(shí)，植物根系的生長(zhǎng)顯著降低［7-9］，這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。高pH值通常會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)乙烯及其前體ACC含量升高［10］。施用乙烯合成前體ACC可以迅速降低擬南芥根尖細(xì)胞的分裂速率［32-33］，抑制根系的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)［9］。這些實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，堿脅迫時(shí)植物體內(nèi)增加的乙烯和ACC在根細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)和細(xì)胞分裂過程中都起著負(fù)調(diào)控的作用。接種V. paradoxus5C-2后，大豆根組織中乙烯濃度可能降低，從而緩解了高pH對(duì)根系生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)。

葉綠素是綠色植物葉綠體內(nèi)參與光合作用的重要色素，在光合作用中起捕獲和傳遞能量的作用［34］。葉綠素的含量與植物的光合效率密切相關(guān)。當(dāng)植物體遭受干旱、高溫等非生物脅迫時(shí)，乙烯含量的累積會(huì)誘導(dǎo)葉綠素降解，促進(jìn)葉片的衰老和脫落。外源施加乙烯生物合成抑制劑AVG或乙烯感知抑制劑1-MCP能夠延緩燕麥（Avena sativa）、小麥（Triticum aestivum）、棉花（Gossypium hirsutumL.）和匍莖剪股穎（Agostis stolonifera）等植株葉片在高溫和干旱脅迫下的衰老，并增加葉片中葉綠素的含量［35-37］。由此可知，降低乙烯在植物體中的累積量將緩解葉綠素的降解過程，增加葉綠素的含量［38］。乙烯能顯著提高柑橘果皮中葉綠素降解相關(guān)基因CitNYC和CitChlase的表達(dá)量，從而導(dǎo)致葉綠素含量的降低。CitERF13是乙烯響應(yīng)過程中轉(zhuǎn)錄因子ERF基因中的一種，被證明是CitPPH啟動(dòng)子潛在的直接調(diào)控物，在柑橘（Citrus sinensis）、番茄（Solanum lycopersicum）和煙草（Nicotiana）等植物的葉綠素降解過程中起重要的作用［39］。接菌V.paradoxus5C-2可能降低了大豆組織中乙烯的含量，從而阻止葉綠素降解過程中相關(guān)酶基因的表達(dá)，減緩葉綠素的降解速率。

氣孔是植物與外界交換氣體的窗口。植物以向外界散失水分為代價(jià)來(lái)獲取CO2，以滿足光合碳固定所需。研究發(fā)現(xiàn)中性鹽脅迫導(dǎo)致豌豆（Pisum sativum）氣孔阻力增加，但是接種V.paradoxus5C-2后，氣孔阻力數(shù)值降低［30］。本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)大豆遭遇堿脅迫時(shí)，氣孔阻力的數(shù)值顯著升高，但是接菌后氣孔阻力明顯降低，這意味著氣孔開度比未接菌的大豆更大，有利于葉肉細(xì)胞與外界進(jìn)行氣體交換以獲得更多的 CO2用于光合作用的碳同化。對(duì)于C3植物，進(jìn)入葉肉細(xì)胞中CO2的量是限制植物光合效率的主要因素。

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，根際促生細(xì)菌V.paradoxus5C-2可能通過調(diào)控多個(gè)生理過程來(lái)緩解高pH值對(duì)大豆的傷害。這種細(xì)菌促進(jìn)大豆側(cè)根和主根的生長(zhǎng)，改變植物根系構(gòu)型，而且還有研究結(jié)果顯示接種含ACC脫氨酶的根際細(xì)菌能提高大豆的根系導(dǎo)水率［40］，因?yàn)樗垢抵幸蚁┑暮铣闪拷档?，削弱了乙烯?duì)水通道蛋白活性的抑制作用，從而提高根系的導(dǎo)水率［41］。根系生長(zhǎng)和根系構(gòu)型的改善以及根系導(dǎo)水率的提高最終改善了大豆的水分關(guān)系，使得氣孔阻力降低，植物獲得了更多的CO2。與此同時(shí)，乙烯含量的降低還減緩了葉綠素的降解過程，從而使植物在堿脅迫的條件下保持一定的光合能力。

在這些實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，未來(lái)我們還需從生理和分子的層面進(jìn)行深入研究，具體分析V. paradoxus5C-2通過調(diào)控哪些基因的表達(dá)來(lái)改變根系構(gòu)型，這種細(xì)菌對(duì)葉綠素降解過程中關(guān)鍵酶基因表達(dá)模式的調(diào)控作用，以及對(duì)其他激素合成與降解的影響，以期為提高植物的耐堿性提供一種環(huán)保有效的策略。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明含40 mmol/L Na+的中性鹽對(duì)大豆沒有抑制作用，但是堿性鹽卻導(dǎo)致大豆生長(zhǎng)顯著降低。接種含ACC脫氨酶的根際細(xì)菌V.paradoxus5C-2能提高植物在堿脅迫條件下的生長(zhǎng)，并且在較高pH值條件下其作用效果更明顯，表明此類細(xì)菌可以緩解堿性鹽對(duì)大豆的脅迫效應(yīng)。