《Plant Physiology and Biochemistry》：Rhizobacterial coordination of reactive oxygen species homeostasis underpins mulberry resilience to waterlogging
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本研究针对三峡库区反季节水文调控导致的桑树幼苗涝害难题，发现分离自河岸带桑树根际的植生克雷伯菌HWS1通过其强大的抗氧化系统（关键基因katG/ahpC）直接清除H2O2，并协同激活宿主过氧化氢代谢通路，重塑ROS稳态，显著提升桑树耐涝性，为微生物辅助的河岸带生态修复提供了新策略。
三峡大坝的建成在发挥防洪、发电等效益的同时，也改变了长江沿岸的水文节律，导致库区河岸带冬季长期淹水，引发植被退化、土壤恶化等生态问题。桑树作为三峡库区本土河岸带树种，虽具耐旱耐涝特性，但幼苗在海拔170米以下区域存活率骤减，制约了河岸带生态修复。植物能否在涝渍胁迫下存活，与其根际微生物的帮助密不可分，但有益根际菌如何帮助木本植物抵御涝害的机制尚不清晰。
为破解这一难题，西南大学研究人员以从三峡库区河岸带桑树根际分离的植生克雷伯菌HWS1为对象，探究其是否及如何提升桑树耐涝性。研究发现，HWS1不仅具备固氮、溶磷、产吲哚-3-乙酸等植物促生特性，在全基因组中更鉴定出超氧化物歧化酶、烷基过氧化物还原酶、过氧化氢酶等多种抗氧化基因。通过温室盆栽试验发现，接种HWS1显著促进桑苗生长，在涝渍条件下茎长增加44.4%，生物量提高63.5%，并诱导大量不定根形成。
研究采用多项关键技术方法：通过转录组测序分析桑树根系基因表达谱；利用组化染色检测活性氧积累；通过基因敲除和回补实验验证细菌关键抗氧化基因功能；结合生理指标测定评估氧化损伤程度。样本来源于三峡库区河岸带桑树根际分离的HWS1菌株及实验室培育的桑树幼苗。
3.1. 菌株HWS1的鉴定与特性
HWS1被鉴定为植生克雷伯菌，具备固氮、溶磷及产IAA能力，基因组中含有丰富的碳水化合物和氨基酸代谢基因，以及抗氧化相关基因簇。
3.3. HWS1在桑树中的定殖与安全性
GFP标记显示HWS1能在桑树根、茎、叶成功定殖，且对家蚕无毒害，具备生物安全性。
3.4. HWS1促进桑树生长并缓解涝害
接种HWS1显著提升桑苗在正常和涝渍条件下的叶绿素含量、抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，减轻膜脂过氧化损伤。
3.5. HWS1重编程桑树ROS相关基因
转录组分析表明，涝渍主要激活氧化还原酶相关基因，而HWS1处理特异富集过氧化氢代谢通路基因，上调过氧化物酶、谷胱甘肽S-转移酶表达，下调RBOH基因，协调调控ROS平衡。
3.6. HWS1减轻桑树涝渍下ROS积累
DAB、NBT、DCFH-DA染色证实HWS1接种显著降低根中H2O2、O2–及总ROS水平。
3.7. HWS1具强ROS清除能力
相比其他桑树相关益生菌，HWS1对H2O2耐受性最强，能快速清除培养基中H2O2。
3.8. ahpC和katG基因为HWS1ROS解毒所必需
敲除katG或ahpC均削弱HWS1的ROS清除能力，其中katG缺失株完全丧失对桑树的保护作用，回补实验验证其功能。
3.9. katG基因介导HWS1增强桑树耐涝性
ΔkatG接种桑苗后根内ROS积累与对照相当，生长及涝后恢复均显著差于野生株，表明KatG在微生物辅助植物ROS解毒中起核心作用。
该研究揭示了根际细菌通过“协同调控”模式——即一方面激活宿主抗氧化基因表达，另一方面直接分泌抗氧化酶清除根际ROS——增强木本植物耐涝性的新机制。尤其发现细菌过氧化氢酶KatG可能以非经典分泌方式发挥胞外解毒功能，是连接微生物抗氧化能力与宿主抗逆性的关键分子桥梁。该工作发表于《Plant Physiology and Biochemistry》，不仅为三峡库区等涝害频发区域的植被恢复提供了高效的微生物接种剂候选菌株，也深化了对植物-微生物互作在抗逆中作用机制的理解，对农业可持续生产具有重要参考价值。
