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叢枝菌根真菌提高了中國北方一種優(yōu)勢灌木物種與土壤細(xì)菌之間硫代謝協(xié)調(diào)的潛力
《Plant and Soil》：Arbuscular mycorrhizal fungi enhance the potential of sulfur metabolic coordination between a dominant shrub species and soil bacteria in northern China
【字體： 大 中 小 】 時間：2026年01月08日 來源：Plant and Soil 4.1
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硫代謝調(diào)控與干旱適應(yīng)機(jī)制研究：在干旱條件下，叢枝菌根真菌（AMF）通過增強(qiáng)硫氧化基因表達(dá)（sorB/SUOX/soeABC）抑制硫還原（sat/aprAB），同時促進(jìn)宿主植物（Artemisia ordosica）硫代謝相關(guān)物質(zhì)（硫胺素/蛋氨酸）積累，揭示AMF-植物-細(xì)菌三重互作對干旱適應(yīng)的調(diào)控新策略。
硫（S）是陸地生命所需的重要大量營養(yǎng)元素，在植物代謝過程中起著關(guān)鍵作用，尤其是在環(huán)境壓力下對重要次生代謝產(chǎn)物的生物合成中。土壤細(xì)菌和叢枝菌根真菌（AMF）是植物獲取硫的主要貢獻(xiàn)者。沙質(zhì)土壤極易發(fā)生硫酸鹽淋溶，這常常導(dǎo)致干旱地區(qū)普遍存在硫缺乏問題。然而，在干旱地區(qū)，AMF如何調(diào)節(jié)旱生植物與土壤細(xì)菌之間的硫代謝協(xié)調(diào)機(jī)制仍不甚明了。
我們建立了一個受控實驗系統(tǒng)，使用Artemisia ordosica和Funneliformis mosseae，并在三種不同的土壤含水量（SWC）條件下進(jìn)行實驗（3%、6%、9%）。通過代謝組學(xué)分析和16S rRNA基因測序，研究了根部的硫代謝產(chǎn)物以及根際細(xì)菌的硫代謝潛力。
研究表明，在中度干旱（6% SWC）條件下，AMF顯著增強(qiáng)了根際土壤中亞硫酸鹽氧化酶（sorB、SUOX和soeABC）的活性，同時根據(jù)細(xì)菌功能預(yù)測，在極端干旱（3% SWC）條件下抑制了硫酸鹽異化還原酶（sat和aprAB）的活性約35%。根部分子組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，AMF促進(jìn)了硫胺素和甲硫氨酸的積累。此外，我們觀察到在AMF系統(tǒng)中細(xì)菌的亞硫酸鹽氧化潛力與植物含硫代謝產(chǎn)物之間存在顯著關(guān)聯(lián)，而在非AMF對照組中則未觀察到這種關(guān)聯(lián)。
AMF通過雙重調(diào)控策略改變了細(xì)菌的硫代謝過程：一方面富集具有亞硫酸鹽氧化能力的細(xì)菌，另一方面抑制具有硫酸鹽還原能力的細(xì)菌。此外，AMF還提高了A. ordosica的硫利用效率。AMF、宿主植物和細(xì)菌之間的這種三方協(xié)同作用為干旱地區(qū)的適應(yīng)機(jī)制提供了新的見解。
硫（S）是陸地生命所需的重要大量營養(yǎng)元素，在植物代謝過程中起著關(guān)鍵作用，尤其是在環(huán)境壓力下對重要次生代謝產(chǎn)物的生物合成中。土壤細(xì)菌和叢枝菌根真菌（AMF）是植物獲取硫的主要貢獻(xiàn)者。沙質(zhì)土壤極易發(fā)生硫酸鹽淋溶，這常常導(dǎo)致干旱地區(qū)普遍存在硫缺乏問題。然而，在干旱地區(qū)，AMF如何調(diào)節(jié)旱生植物與土壤細(xì)菌之間的硫代謝協(xié)調(diào)機(jī)制仍不甚明了。
我們建立了一個受控實驗系統(tǒng)，使用Artemisia ordosica和Funneliformis mosseae，并在三種不同的土壤含水量（SWC）條件下進(jìn)行實驗（3%、6%、9%）。通過代謝組學(xué)分析和16S rRNA基因測序，研究了根部的硫代謝產(chǎn)物以及根際細(xì)菌的硫代謝潛力。
研究表明，在中度干旱（6% SWC）條件下，AMF顯著增強(qiáng)了根際土壤中亞硫酸鹽氧化酶（sorB、SUOX和soeABC）的活性，同時根據(jù)細(xì)菌功能預(yù)測，在極端干旱（3% SWC）條件下抑制了硫酸鹽異化還原酶（sat和aprAB）的活性約35%。根部分子組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，AMF促進(jìn)了硫胺素和甲硫氨酸的積累。此外，我們觀察到在AMF系統(tǒng)中細(xì)菌的亞硫酸鹽氧化潛力與植物含硫代謝產(chǎn)物之間存在顯著關(guān)聯(lián)，而在非AMF對照組中則未觀察到這種關(guān)聯(lián)。
AMF通過雙重調(diào)控策略改變了細(xì)菌的硫代謝過程：一方面富集具有亞硫酸鹽氧化能力的細(xì)菌，另一方面抑制具有硫酸鹽還原能力的細(xì)菌。此外，AMF還提高了A. ordosica的硫利用效率。AMF、宿主植物和細(xì)菌之間的這種三方協(xié)同作用為干旱地區(qū)的適應(yīng)機(jī)制提供了新的見解。
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