综述：氮细菌介导的植物发育与胁迫缓解研究前沿：蛋白质组学、纳米生物技术和基因组学视角

《Plant Growth Regulation》：Frontiers in Azotobacter-mediated plant development and stress mitigation: proteomic, nanobiotechnology, and genomic insights

　　

摘要

全球范围内，亟需依赖微生物的可持续作物抗逆解决方案，因为气候变化、高盐度、极端温度、重金属毒性和干旱等非生物胁迫会大幅降低农业产量和土壤健康状况。由于Azotobacter菌在生物固氮、植物激素合成、抗氧化调节以及减轻胁迫方面发挥着重要作用，它们已成为促进植物生长的根际细菌（PGPR）中的重要成员。尽管已有大量农学证据，但人们对Azotobacter介导的植物抗逆性的分子、蛋白质组学、基因组学和纳米生物技术机制仍了解不足，同时其在不同环境条件下的接种剂稳定性和田间效果也存在局限性。本文综述了Azotobacter在促进植物生长和缓解胁迫方面的最新研究进展，重点介绍了几种具有抗逆性的菌株，包括Azotobacter chroococcum、Azotobacter salinestris、Azotobacter vinelandii和Azotobacter paspali。文章强调了与固氮和胁迫调节相关的关键分子途径及氮代谢基因，如、、和，以及它们对乙烯生成、抗氧化酶活性、渗透调节物质积累和植物激素信号传导的调控作用。通过组学研究（尤其是基因组学和蛋白质组学），揭示了响应胁迫的蛋白质、替代性固氮酶系统（仅含Mo、V或Fe的固氮酶）以及植物-微生物相互作用中的翻译后修饰机制。此外，本文探讨了纳米生物技术的整合应用，以提升Azotobacter的效能，特别强调了ZnO、Fe?O?、SiO?、基于Cu的纳米颗粒、纳米封装基质和纳米传感器在改善微生物传递效率、稳定性、胁迫检测和养分利用效率方面的作用。通过结合多组学视角与纳米技术，本文为Azotobacter>作为下一代生物接种剂在气候适应性农业中的应用提供了全面框架，并指出了未来开发实用微生物技术的方向。