褪黑素介导的生理生化特性与根际微生物群落的双重调控机制有助于缓解布干维尔花（Bougainvillea）的干旱胁迫

《BMC Plant Biology》：Melatonin-mediated dual regulation of physiological-biochemical traits and rhizosphere microbial communities alleviates drought stress in Bougainvillea

　　

摘要

背景

干旱条件限制了布干维尔花品种的分布，降低了其观赏价值，并增加了维护成本。尽管关于根际褪黑素在植物抗旱机制中的作用已有大量研究，但其在布干维尔花抗旱响应中的具体作用，尤其是对根际微生物的调控作用仍不明确。本研究以Bougainvillea glabra‘Cypheri’为材料，采用盆栽自然干旱实验结合生理指标测量、根际微生物组高通量测序、微生物网络分析、PICRUSt2功能预测和冗余分析（RDA）等方法，系统研究了褪黑素对地上-地下协同抗旱机制的调控作用。

结果

与对照组相比，干旱胁迫显著增强了布干维尔花中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性以及脯氨酸（Pro）的含量，同时增加了丙二醛（MDA）的积累。相反，叶片相对含水量（RWC）和叶绿素（Chl）含量显著降低。同时，根际微生物群落平衡被破坏，细菌网络稳定性下降，碳代谢途径受到抑制。外源褪黑素的应用在干旱胁迫下进一步显著增强了抗氧化酶活性和Pro的积累，降低了MDA含量，并改善了植物的生理状态。此外，它促进了变形菌门（Proteobacteria）的富集，调节了子囊菌门（Ascomycota）的丰度平衡，增强了微生物网络稳定性，并优化了碳、氮和能量的代谢途径。总体而言，这些结果表明褪黑素通过调控根际微生物群落的结构和网络稳定性，协同改善了地上部分的抗旱生理机制，促进了地上-地下之间的协同作用，从而增强了布干维尔花的耐旱性。

结论

本研究为布干维尔花品种的抗旱栽培实践中应用褪黑素提供了理论基础。

背景

干旱条件限制了布干维尔花品种的分布，降低了其观赏价值，并增加了维护成本。尽管关于根际褪黑素在植物抗旱机制中的作用已有大量研究，但其在布干维尔花抗旱响应中的具体作用，尤其是对根际微生物的调控作用仍不明确。本研究以Bougainvillea glabra‘Cypheri’为材料，采用盆栽自然干旱实验结合生理指标测量、根际微生物组高通量测序、微生物网络分析、PICRUSt2功能预测和冗余分析（RDA）等方法，系统研究了褪黑素对地上-地下协同抗旱机制的调控作用。

结果

与对照组相比，干旱胁迫显著增强了布干维尔花中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性以及脯氨酸（Pro）的含量，同时增加了丙二醛（MDA）的积累。相反，叶片相对含水量（RWC）和叶绿素（Chl）含量显著降低。同时，根际微生物群落平衡被破坏，细菌网络稳定性下降，碳代谢途径受到抑制。外源褪黑素的应用在干旱胁迫下进一步显著增强了抗氧化酶活性和Pro的积累，降低了MDA含量，并改善了植物的生理状态。此外，它促进了变形菌门（Proteobacteria）的富集，调节了子囊菌门（Ascomycota）的丰度平衡，增强了微生物网络稳定性，并优化了碳、氮和能量的代谢途径。总体而言，这些结果表明褪黑素通过调控根际微生物群落的结构和网络稳定性，协同改善了地上部分的抗旱生理机制，促进了地上-地下之间的协同作用。

结论

本研究为布干维尔花品种的抗旱栽培实践中应用褪黑素提供了理论基础。