《Microbiology Spectrum》：Pseudomonas koreensis HLG18 improves mulberry waterlogging resilience in riparian zone by synergistically modulating endophytic microbiome and metabolic profiles
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本研究揭示了从三峡库区河岸带耐涝桑树中分离的内生细菌Pseudomonas koreensis HLG18通过多重机制增强桑树耐涝性。该菌株携带植物激素合成（IAA）、矿物质溶解（磷酸盐、钾盐）及胁迫适应相关基因（ACC脱氨酶、超氧化物歧化酶SOD）。实验证明其接种可显著促进桑苗生长，提高抗氧化酶活性（SOD、POD）和渗透调节物质（可溶性蛋白、可溶性糖），降低丙二醛（MDA）含量。同时重塑内生微生物群落，富集Rhizorhapis、Bacillus等有益菌属，并改变土壤养分（钾、磷、铁）和根系代谢谱（色氨酸代谢、嘌呤代谢通路）。本研究为微生物辅助植物逆境适应提供了新见解。
筛选与鉴定植物促生内生细菌HLG18菌株
研究团队从三峡库区河岸带耐涝桑树中分离出内生细菌，通过溶解磷酸盐和产生吲哚能力筛选出活性最高的HLG18菌株。该菌在含色氨酸的LB培养基中吲哚产量峰值达22.53 mg/mL（第9天），在Pikovskaya培养基中可溶性磷酸盐浓度最高为62.55 μg/mL（第4天）。形态学观察显示HLG18为革兰氏阴性杆菌，直径约0.8 μm，长度约5 μm。16S rRNA系统发育分析将其鉴定为Pseudomonas koreensis HLG18。
HLG18菌株的基因组功能特征
全基因组测序显示HLG18具有6.8 Mb环形染色体，GC含量60.43%，预测编码5,644个基因。功能注释发现多个与植物促生和胁迫耐受相关的基因簇，包括磷酸盐溶解相关基因（pitA、ppk、ppx）、植物生长素合成基因（iaaM、iacA）、ACC脱氨酶基因（acd）、铁载体合成基因（fur、pch）、钾溶解基因（kdpD）以及抗氧化酶基因（sodA、katE）。此外，还鉴定出与甘氨酸甜菜碱、多胺、肌醇等胁迫响应代谢物合成相关的基因。功能实验证实HLG18具有ACC脱氨酶活性、铁载体产生能力以及固氮和解钾能力。
HLG18对桑树生长的促进作用
温室共培养实验表明，接种HLG18可显著提升桑苗的茎长（21.6%）和根长（46.3%），并增加茎和根的鲜重与干重。根系结构分析显示接种后根尖数量和侧根分支分别增加267.3%和122.2%，形成更密集的根系网络。
HLG18增强桑树耐涝性的生理机制
在根际淹水（RW）和完全淹水（CW）胁迫下，接种HLG18的桑苗落叶率降低42%，地径和冠幅显著增加。生理指标检测发现超氧化物歧化酶（SOD）活性在RW和CW条件下分别提高52.9%和195.7%，过氧化物酶（POD）活性在RW下增加117.4%。同时，可溶性蛋白含量（RW下提高20.4%）和可溶性糖含量（CW下提高134.9%）上升，而膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量在CW下降低17.6%。Evans蓝染色证实HLG18减轻了涝胁迫导致的细胞死亡。胁迫后恢复实验显示接种植株新生叶片数量、茎生物量和根长均显著优于对照。
HLG18对桑树内生微生物群落的重塑
16S rRNA扩增子测序分析发现，HLG18接种显著改变了根内和茎内微生物群落结构，而根际群落相对稳定。在根内，Rhizobiales和Flavobacteriales相对丰度下降，Bacillales和Sphingomonadales上升；茎内Rhizobiales和Sphingomonadales增加，Burkholderiales减少。属水平上，Bacillus、Rhizorhapis、Cellvibrio在根内富集，Devosia、Sphingomonas、Methylorubrum在茎内富集。共现网络分析显示接种后微生物网络复杂度提升，节点平均度值从22.47增至34.63。
微生物-土壤-宿主互作关联分析
土壤性质检测表明HLG18接种后土壤有效钾、总钾、有效磷和有效铁含量下降，而有机质和有机碳含量上升。冗余分析（RDA）显示HLG18处理与有机质和碳含量正相关。Spearman相关性分析发现根内富集的核心菌属（Rhizorhapis、Bacillus、Caulobacter、Rhodococcus）与土壤钾、磷、铁含量负相关，但与桑树生长参数（根长、茎生物量等）正相关。
HLG18对桑树根系代谢谱的调控
非靶向代谢组学检测到1,623个差异积累代谢物（DAMs），其中114个被注释，80个上调、34个下调。KEGG富集分析显示色氨酸代谢、嘌呤代谢和ABC转运蛋白通路显著变化。VIP评分最高的代谢物包括L-异亮氨酸、L-精氨酸、脯氨酸甜菜碱等胁迫响应物质。相关性分析表明富集菌属与脯氨酸甜菜碱等渗透调节物积累正相关。
讨论与结论
本研究揭示了P. koreensis HLG18通过协同调控桑树内生微生物组、土壤理化性质及宿主代谢通路，增强其耐涝性。该菌株通过激活抗氧化系统、富集有益微生物、调节养分吸收和代谢物积累等多途径作用，为河岸带植被恢复提供了潜在的微生物接种剂策略。
