近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)沈其榮院士團(tuán)隊(duì)張瑞福教授課題組在《Plant Biotechnology Journal》期刊發(fā)表了題為“The volatile pentadecane from Bacillus alleviatesfrom Bacillus alleviatesfrom Bacillus alleviates plant iron deficiency through activating the reduction-based Fe uptake system”的研究論文。該研究揭示了根際益生芽孢桿菌釋放的揮發(fā)性物質(zhì)（volatile organic compounds，VOCs）作為信號(hào)分子在促進(jìn)植物鐵吸收過(guò)程中的作用機(jī)制，為利用根際促生菌（plant growth-promoting rhizomicrobe，PGPR）及其代謝產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)作物鐵營(yíng)養(yǎng)的生物強(qiáng)化提供了理論依據(jù)。

鐵（Fe）是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素。盡管土壤中鐵的總含量非常豐富，但是在通氣良好的堿性土壤中，鐵的可溶性極低，導(dǎo)致植物難以有效獲取足夠的鐵營(yíng)養(yǎng)。利用PGPR對(duì)作物的鐵營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行生物強(qiáng)化被認(rèn)為是一種更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和可持續(xù)的方法。PGPR可以通過(guò)分泌鐵載體，增加土壤中鐵的有效性，促進(jìn)植物對(duì)鐵的吸收。此外，PGPR能分泌某些信號(hào)物質(zhì)激活植物缺鐵響應(yīng)，增強(qiáng)植物自身的鐵吸收能力，進(jìn)而改善植物缺鐵狀況。值得注意的是，PGPR釋放的VOCs能改善植物缺鐵，但背后的分子機(jī)制仍知之甚少。

研究人員以根際益生貝萊斯芽孢桿菌SQR9為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)該菌株釋放的VOCs在限鐵條件下能緩解植物缺鐵，顯著增加葉綠素、活性鐵含量和生物量。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該菌株的VOCs通過(guò)調(diào)控一氧化氮（NO）信號(hào)激活植物缺鐵響應(yīng)，增強(qiáng)植物鐵吸收能力，改善植物缺鐵。純品物質(zhì)驗(yàn)證表明，十五烷是菌株SQR9的VOCs中促進(jìn)植物鐵吸收的有效活性物質(zhì)。該研究進(jìn)一步豐富了對(duì)根際微生物VOCs在植物養(yǎng)分吸收中功能的理解，為作物鐵營(yíng)養(yǎng)的生物強(qiáng)化提供了新思路。

貝萊斯芽孢桿菌SQR9通過(guò)揮發(fā)性物質(zhì)改善植物缺鐵的作用機(jī)制模型

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)院博士生談泰猛和陶麗麗為論文共同第一作者，徐志輝教授和湘湖實(shí)驗(yàn)室賈保磊研究員為論文共同通訊作者，沈其榮院士、張瑞福教授以及加拿大謝布克大學(xué)的Pascale B. Beauregard教授為本研究提供了關(guān)鍵指導(dǎo)。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金以及杭州市重點(diǎn)科研計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

論文鏈接：http://doi.org/10.1111/pbi.70428