孢子相关细菌调节玉米根kgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba离子稳态促进丛枝菌根共生耐盐性gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

丛枝菌根真菌(AMF)与芽孢伴生菌(SAB)之间的相互作用在盐胁迫下提高了菌根共生效率，但其分子基础尚不清楚。因此，本研究旨在研究盐胁迫下玉米植株对AMF和SAB共接种的响应。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

在25和50 mM NaCl处理下，AMF和SAB共接种显著提高了植株的干重、地上部和根系的养分含量。重要的是，共接种显著降低了枝条中脯氨酸和钠的积累gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在根。共接种玉米植株也表现出高钾gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在25mM NaCl浓度下根部的比率。菌根殖民化显着改变了表达gydF4y2BaZmakt2.gydF4y2Ba，gydF4y2BaZmSOS1，gydF4y2Ba和gydF4y2BaZMSKOR.gydF4y2Ba基因，保持kgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和nagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba离子平衡。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）视图表明，SAB能够移动和定位到玉米根间和细胞内的空间，并与外孢子透明层密切相关。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

这些新发现表明，AMF和SAB共接种可通过调控SOS途径基因表达和钾含量，有效缓解盐胁迫的不利影响gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba内环境平衡改善玉米植株生长。gydF4y2Ba

土壤含盐量是最重要的问题之一，在世界范围内日益增加。超过8亿公顷(超过6%)的世界土地总面积受到土壤盐分的影响(粮农组织，2005年)。耕地盐碱化程度的增加对作物种植、生长和发展产生不利影响，导致生产力的巨大损失[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba］．土壤中存在的高浓度含有超离子和超渗透胁迫并导致植物死亡[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．在长时间的盐胁迫下，过量的钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和ClgydF4y2Ba^-gydF4y2Ba离子被植物细胞吸收，产生毒性作用，如细胞器和质膜受损、细胞器破坏、光合作用和蛋白质合成[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．由于大多数作物植物是糖糖细胞，它们对阈值水平超出阈值水平的耐受性降低了生产率[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．玉米是世界上第三大最重要的谷物作物，特别是在发展中国家[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]，被认为是作为盐敏感的谷类作物[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．在玉米、钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba是一种主要离子，在盐胁迫下会引起植物的离子毒性[gydF4y2Ba10.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

植物根系与耐盐微生物之间的相互作用有助于植物缓解盐分的有害影响。丛枝菌根真菌(AMF)可以与超过80%的陆地植物的根形成互惠关系[gydF4y2Ba11.gydF4y2Ba］．有报道称，AMF可在不同盐度下促进植物生长[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba12.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba13.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14.gydF4y2Ba]通过提高宿主植物中的营养收集。通过增加的渗透平衡，增加抗氧化酶的活性，增加光合作用活性，据报道，通过增加含盐胁迫的减轻。gydF4y2Ba15.gydF4y2Ba]，增加渗透调节剂(脯氨酸)的水平[gydF4y2Ba16.gydF4y2Ba]和增强的水吸收在植物中[gydF4y2Ba17.gydF4y2Ba］．除了植物，AMF还与在自然环境中许多细菌物种相互作用。AMF和细菌之间的相互作用已经显示出改善互惠真菌宿主相互作用[gydF4y2Ba18.gydF4y2Ba]和植物生长[gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba］．有研究报道了AMF与植物生长促进菌(PGP)共接种对盐胁迫条件下植物生长和养分吸收的积极作用[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21.gydF4y2Ba］．此外，已有研究和报道许多土壤微生物和植物内生细菌在各种环境条件下促进植物生长[gydF4y2Ba22.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25.gydF4y2Ba］．在我们最近的研究中[gydF4y2Ba26.gydF4y2Ba[我们发现AMF孢子相关细菌显着降低乙烯应力水平并改善玉米幼苗生长。通过增强AMF悬垂长度并促进P吸收来增加玉米和菌根细菌的同系玉米植物生长增加[gydF4y2Ba27.gydF4y2Ba］．然而，微细的定义机制可在植物中缓解植物中的盐胁迫仍然不清楚。gydF4y2Ba

由于钠具有相似的理化结构gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和K.gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在盐胁迫下，过量的钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba渗透压竞争KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在运输地点进入共质体。大胞质钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba离子竞争对于KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba关键地限制了需要K的代谢活动gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba．KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba离子是在细胞溶胶中的关键部件，因为它在蛋白质合成中起关键作用，酶和光合作用，膨维护和气孔运动[活化gydF4y2Ba28.gydF4y2Ba］．AMF已知为选择性地摄取ķgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和CagydF4y2Ba^2+gydF4y2Ba，它作为渗透等同物，避免了有毒NA的摄取gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba［gydF4y2Ba29.gydF4y2Ba］．然而，调控K吸收的分子机制gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba排除NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba通过微生物接种在植物中仍然待阐明。盐过敏（SOS）信号传导途径在通过调节NA维持离子稳态性方面发挥着重要作用gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和K.gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba质膜和液泡膜上的运输。负责离子稳态的关键基因是gydF4y2BaSOS1gydF4y2Ba，gydF4y2BaskgydF4y2Ba,gydF4y2BaAKT2gydF4y2Ba［gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．在这其中,gydF4y2BaSOS1gydF4y2Ba被广泛地研究了它有能力挤出娜gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和控制木质部装载用于长途的NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba运输(gydF4y2Ba31.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32.gydF4y2Ba］．gydF4y2BaskgydF4y2Ba参与KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba朝向通过木质部芽[gydF4y2Ba33.gydF4y2Ba］．此外，表达k的韧皮肽gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba频道,gydF4y2BaAKT2gydF4y2Ba，也参与K的易位gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在拍摄gydF4y2Ba34.gydF4y2Ba］．埃斯特拉达等人进行前期研究。（2013）报道，这些基因被差异由AMF调节盐胁迫下调节在植物中离子平衡。此外，阐明由内生细菌调节的基因的表达可以提供广泛的见解参与盐度胁迫的植物中减轻的分子机制。gydF4y2Ba

因此，本研究旨在研究AMF和SAB共接种对盐胁迫下玉米植株生长的影响。研究还评价了SAB与AMF孢子壁和植物根系定位的关系;分析了盐胁迫下AMF和SAB对离子稳态相关基因表达的影响。gydF4y2Ba

菌株的细节gydF4y2Ba

假单胞菌koreensisgydF4y2BaS2CB35是一种SAB，从AMF (Gigasporaceae)的孢子壁中分离得到，其孢子关联特征如前所述[gydF4y2Ba35.gydF4y2Ba］．分离菌株表现出多种植物生长促进特性，如减少乙烯胁迫和提高玉米在盐胁迫下的早期生长[gydF4y2Ba26.gydF4y2Ba］．两个AMF菌株,gydF4y2BaGigaspora玛格丽塔gydF4y2BaS-23和gydF4y2BaClaroideoglomus lamellosumgydF4y2BaS-11，用于本研究。它们与南朝鲜的Saemangeum的沿海填海陆上孤立，并通过单一孢子批量生产技术为大规模乘法传播[gydF4y2Ba36.gydF4y2Ba］．本研究中使用的菌株和蛋白质制造商的细节在表中给出gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

绿色荧光蛋白（gydF4y2BaGFP.gydF4y2Ba） - 造成细菌菌株gydF4y2Ba

为了监测SAB的活性，在接种之前用GFP标记该菌株。插入mini-tngydF4y2Ba5 gusAgydF4y2Ba：：gydF4y2BaGFP.gydF4y2Ba盒式磁带导入pB10gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba基因TngydF4y2Ba5 GUSA GFPgydF4y2Ba盒(pFAJ1820) [gydF4y2Ba37.gydF4y2Ba]进菌株gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2BaS2CB35通过与辅助质粒pRK2013三亲本交配gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2BaHB101。在50 μg mL添加卡那霉素的半强度营养琼脂培养基上筛选转化子gydF4y2Ba^{- 1gydF4y2Ba}．利用引物YL065 (F) 5 ' GCGATGTTAATGGGCAAAAA-3 '和YL066 (R) 5 ' -TCCATGCCATGTGTAATCCT-3 '进行PCR扩增，证实转化子中存在GFP。放大的热循环程序由初始变性在94°C 3分钟,其次是35周期在94°C 30年代,退火在56°C 1分钟,1分钟和扩展在72°C,最终在72°C扩展10分钟(gydF4y2Ba38.gydF4y2Ba］．将得到的650-bp的扩增子通过凝胶电泳证实。的相对荧光活性gydF4y2BaGFP.gydF4y2Ba采用流式细胞仪(FACScalibur)对突变衍生物进行分析，流式细胞仪配备488 nm (15 mW)气冷氩离子激光发射[gydF4y2Ba39.gydF4y2Ba］．单身的gydF4y2BaGFP.gydF4y2Ba导数的gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2BaS2CB35是根据野生型的细胞形态、菌落外观和生长速率特征进行分化的。gydF4y2Ba

土壤分析和幼苗准备gydF4y2Ba

土壤样品采集于韩国新万金低盐垦区。土壤理化性质分析采用标准的实验室协议。土壤pH为6.0，电导率(EC)为0.34 dS/m，有机质为5.5 g/kg，速效磷为40.66 mg/kg, K、Ca、mg和Na含量分别为0.56、1.0、2.2和0.79 cmolc/kg。土壤质地为砂76%，粉砂23.2%，粘砂0.8%。玉米种子(gydF4y2Ba玉米gydF4y2BaL.)表面用70%乙醇消毒1 min, 6% NaOCl处理5 min，无菌蒸馏水洗涤7次。细菌处理:将表面消毒的种子浸入10 mL 0.1 M含1 × 10磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中gydF4y2Ba^8gydF4y2BaCFU /毫升gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2Ba(S2CB35)孵育4 h后，播种于苗盘。对照和amf单独处理时，种子用0.1 M磷酸盐缓冲液(pH 6.8)处理。gydF4y2Ba

接种处理和盐胁迫条件gydF4y2Ba

为研究AMF和SAB对NaCl胁迫下玉米生长的影响，设计6个处理组，T1为未处理对照，T2、T3、T4、T5和T6为处理gydF4y2BaG. Margarita.gydF4y2Ba，gydF4y2BaC. lamellosum，gydF4y2BaSAB、gydF4y2BaG. Margarita.gydF4y2Ba+ SAB和gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba+ SAB，分别灌施0 mM、25 mM和50 mM三种不同浓度的NaCl。盆栽试验采用完全随机区组设计，设4个重复。每个花盆灌满2.5 kg土壤，菌根处理花盆接种75 g(3%)的AMF菌剂(每个AMF菌剂含有约200个孢子和30个根粒)，接种于土壤表层以下1 cm处。对照和SAB处理接种75 g蒸压AMF以保持相同的营养含量。此外，为了保持所有处理的细菌数量相似，对照和SAB处理分别从75 g非蒸压AMF接种物中提取每种AMF的土壤提取物70 mL，而SAB处理分别从75 g非蒸压AMF接种物中提取土壤提取物70 mLgydF4y2BaG. Margarita.gydF4y2Ba接种罐接受提取物gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba反之亦然。同样生长的7日龄玉米幼苗被移栽到装有2.5 kg土壤的花盆中，并在移栽后保持44天(DAT)。每株植物添加100 mL改良霍格兰营养液[gydF4y2Ba40.gydF4y2Ba定期]。gydF4y2Ba

为了进行分子基因表达分析和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)，在相同的处理下分别制备了一套单独的设备。微生物接种以相同的比例施用于含有相同土壤的600ml罐中，但土壤连续蒸压3天以消灭土壤中所有的微生物。这两个实验是在相同的环境条件下同时进行的。gydF4y2Ba

将玉米种子浸泡在0.1 M含1 × 10磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中，进行种子灭菌gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba除种子灭菌外，5 mL 0.1 M磷酸盐缓冲液(pH 6.8)，含1 × 10gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba在10和30 DAT时，在SAB和共接种处理槽中加入cfu/mL的SAB。除了在接种前在121°C下蒸压15分钟外，对照组和单独amf处理的细菌培养量相同。在23 DAT下，分别用0 mM、25 mM和50 mM三种不同NaCl浓度进行盐胁迫。为避免渗透冲击，每隔1天在每个花盆中分别添加10 mM和15 mM，逐渐诱导NaCl胁迫，5天后达到预期的盐浓度。通过保持土壤水分始终低于田间能力的水平，可以防止水从花盆中淋出。玉米植株在盐胁迫条件下再生长15天，然后收获。0 mM、25 mM和50 mM NaCl胁迫下收获时土壤EC值分别为0.49±0.09 dS/m、2.52±0.35 dS/m和4.50±0.12 dS/m。在实验结束时，这些植物被小心地收获，用蒸馏水洗涤，分离成叶、芽和根，并用于不同参数的分析。gydF4y2Ba

矿物质营养素测定gydF4y2Ba

枝条生物质或干重，在70℃的烘箱中干燥后，测定为至少48小时。叶的脯氨酸含量根据由Bates等人描述的方法进行估计。［gydF4y2Ba41.gydF4y2Ba］．在植物中的总氮累积使用凯氏分析器（K9860凯氏定氮分析仪，哈农Instruments）上进行测定。使用钒 - 钼酸盐法测定的可用磷，并使用电感耦合等离子体光学发射光谱法（ICP-OES）估计的钙，镁，钠和钾的浓度。gydF4y2Ba

用20 mL去离子水从0.4 g干植物材料中提取水，测定氯离子。将提取液摇匀2 h，然后用Whatman 2号滤纸和0.45 μm尼龙膜过滤器(Millipore)过滤。将稀释后的滤液注入以阴离子分离柱Metrosep A Supp 5填充的离子交换色谱系统(Metrohm)中。gydF4y2Ba

菌根发展gydF4y2Ba

用自来水冲洗根部样品，去除附着的土壤，将根部切成1厘米长的小块，按照Phillips & Hayman[的方法]用0.05%台班蓝染色[gydF4y2Ba42.gydF4y2Ba］．根据Trouvelot et al.[计算菌根根定殖率(M%)、定殖频率(F%)和整个根系丛枝丰度(A%)。gydF4y2Ba43.gydF4y2Ba］．通过湿筛分和倾析方法进行50g土壤的AMF孢子的分离[gydF4y2Ba44.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

实时定量PCRgydF4y2Ba

从600ml壶实验植物收集的玉米根样品在运行水下洗涤，然后用蒸馏水冲洗三次，并在液氮中冷冻并储存在-80℃。使用RNEasy植物迷你试剂盒（Qiagen，valencia，Ca，USA）从储存在-80℃的根样品中提取总RNA。使用上标III第一链合成系统（Invitrogen）合成cDNA。通过使用CFX96实时系统（Bio-Rad Laboratories，München，德国）的定量逆转录（QRT）-PCR进行基因表达分析，Sybr Green Master Mix（IQ Sybr Green Supermix，Bio-Rad）。由estrada等人设计了特定的引物。［gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]和用于分析的基因：gydF4y2BaZmakt2.gydF4y2Ba， For (5 ' -CCTCAAGCATCAGGTCGAGA-3 ') andgydF4y2BaZmakt2.gydF4y2Ba启(5 ' -CTCTGTAATCTTCCTGGACG-3 '),gydF4y2BaZMSKOR.gydF4y2Ba， For (5 ' - tcagatccaagatgtcccag3 ') andgydF4y2BaZMSKOR.gydF4y2Ba启(5 ' -TTCGTATCCTCTTAACGCAG-3 '),gydF4y2BaZmSOS1gydF4y2Ba，for（5'-gcttgtcacatactactcacag-3'）和gydF4y2BaZmSOS1gydF4y2Ba修订版（5'-ACTTGTCCACTTCACTACAC-3'）。源自三种不同的生物样品的cDNA用于每个基因分析。阿尔法微管蛋白（GI：450292）和多聚泛蛋白（GI：248338）被用作数据的归一化的内部控制。所有实验重复进行三次有三个重复。gydF4y2Ba

用于共聚焦显微镜的植物根和孢子样品的制备gydF4y2Ba

对于共焦激光扫描显微镜（CLSM），根和土壤样品从600毫升盆栽试验使用。从SAB处理的植物除去新鲜根样品在无菌蒸馏水中洗涤，并在吸墨水纸干燥。根部进行表面消毒并用无菌手术刀片无菌切片。将切片安装在盖玻片下用荧光封固介质的滑动。用于孢子，分离的孢子或者直接安装或用2％氯胺T和100μg/ mL链霉素30分钟表面消毒后。使用配备有Ar激光器的Leica TCS SP2共聚焦系统（徕卡海德堡GmbH）中进行根和孢子的样品的显微镜观察（GFP：激发，488纳米;发射滤波器BP，500至530）。图像采集物在目标20×和40×执行（N.A.大约0.75），并使用禅精简版2012（蓝色版）进行了处理。gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

采用SAS软件包9.4软件进行完全随机区组设计，采用方差分析(ANOVA)进行统计分析，均数差异采用最小显著性差异(LSD)确定。邓肯多量程试验在gydF4y2BaPgydF4y2Ba每个测量的显著变量≤0.05。gydF4y2BaPgydF4y2Ba小于0.05的值被认为具有统计学意义。gydF4y2Ba

植物生长、脯氨酸含量和菌根参数gydF4y2Ba

评估微生物接种对玉米植物生长的影响。在所有处理中观察到盐度的显着负面影响，并且在所有治疗中观察到植物的生长，并且在50mM NaCl的最高盐浓度下显而易见的效果。与所有盐浓度的对照相比，含AMF和Sab的治疗显着增加了玉米的干重（图。gydF4y2Ba1AgydF4y2Ba）.在微生物处理中，共接种gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba在25和50 mM NaCl条件下，添加SAB显著提高了植株的干重。此外，随着盐浓度的增加，脯氨酸含量在所有处理中都有相应的增加(图2)。gydF4y2Ba1B.gydF4y2Ba）.而在0 mM NaCl下，差异不显著gydF4y2Ba我gydF4y2BaÑ进行治疗和控制之间观察到叶脯氨酸含量。在25mM的氯化钠，共接种AMF和SAB或gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba单独处理显著降低了脯氨酸含量。在50 mM NaCl下，共接种gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba单抗和单抗均显著降低脯氨酸含量。gydF4y2Ba

盐度对菌根孢子数的影响如图所示。gydF4y2Ba1C.gydF4y2Ba．盐度的增加减少了AMF孢子数。在0mM NaCl下，AMF的共同接种和SAB显着增加孢子数量比单独治疗的孢子数。然而，在25和50mm的NaCl浓度下，在AMF和AMF与SAB处理之间没有观察到显着差异。玉米根部的菌根定植因盐度增加而受到负面影响（图。gydF4y2Ba1DgydF4y2Ba）.用在所有盐浓度AMF和SAB的共接种相比AMF单独治疗观察到了高显著菌根。同样地，AMF和SAB的共接种显示出高显著定植频率和丛枝丰度比单独AMF处理（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba：图S1）。gydF4y2Ba

营养积累gydF4y2Ba

盐胁迫下植物对养分的吸收效率反映了植物对盐胁迫的反应程度。50 mM NaCl浓度的最高盐度显著降低了各处理植物对养分的吸收。然而，据估计，在所有盐水平下，微生物处理均显著增加了玉米茎和根的养分吸收(表)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba）.单次或共接种AMF和SAB均显著提高了各盐水平下地上部和根系的全氮和全磷含量。同时接种AMF和SAB对茎和根组织的钾吸收均有显著提高;然而，在50 mM NaCl时，gydF4y2BaG. Margarita.gydF4y2Ba与SAB共接种芽苗gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba同时接种SAB对根的影响与对照无显著差异。在0和50 mM NaCl下，AMF和SAB共接种植株的地上部钙积累显著增加。在根系中，AMF和SAB共接种显著提高了0和50 mM NaCl下的钙积累量。此外，共接种处理除50 mM NaCl外，地上部镁积累量显著增加，而根系除50 mM NaCl外，其余各盐份镁积累量均显著增加gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba用SAB共接种处理50 mM NaCl。gydF4y2Ba

钠和氯摄取gydF4y2Ba

在盐胁迫下，植物吸收的钠离子多于钾离子。随着盐度的增加，玉米幼苗的钠积累量显著增加(图2)。gydF4y2Ba2AgydF4y2Ba）.在0和25mM NaCl的，​​所述处理和控制之间没有观察到显著差异。然而，在50mM NaCl中，的共接种gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba添加SAB显著提高了茎叶中钠的积累。根组织中，25和50 mM NaCl处理的钠离子积累量高于0 mM NaCl处理(图2)。gydF4y2Ba2B.gydF4y2Ba）.然而，在对照植物中没有观察到25至50mM NaCl之间的显着差异。在25 mm NaCl，只有共同接种gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba与其他处理相比，添加SAB显著降低了根组织中钠的积累。gydF4y2Ba

氯离子的积累显著玉米芽组织中盐度（增加图增大。gydF4y2Ba2CgydF4y2Ba）.在茎组织中，0和25 mM NaCl处理均表现出增加氯离子积累的趋势gydF4y2BaG. Margarita.gydF4y2Ba．然而，在50mM NaCl下，治疗中没有观察到显着差异。相比之下，在所有处理中，根组织表现出比0mM NaCl在0mM NaCl下的氯化物积累较低（图。gydF4y2Ba2DgydF4y2Ba）.在25 mM NaCl处理下，单独接种AMF和SAB处理的氯离子积累量高于对照，共接种处理的氯离子积累量低于对照。然而，在50 mM NaCl下，只有共接种gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba随着SAB显示氯化物积累较低，与对照相比，其他治疗没有显着差异。gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba比率gydF4y2Ba

在玉米的射击和根部，kgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在所有浓度下，盐度对比例均有负影响。在茎部，非盐处理和两种盐处理之间的差异非常显著。gydF4y2Ba3AgydF4y2Ba）.在0和25 mM NaCl下，微生物处理与对照差异不显著。在50 mM NaCl下，只有共接种gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2BaSAB的K值较低gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba比率。根组织中，0和50 mM NaCl处理间无显著差异，而25 mM NaCl时，共接种处理的钾含量显著升高gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba比（图gydF4y2Ba3B.gydF4y2Ba）.gydF4y2Ba

离子转运体基因表达分析gydF4y2Ba

离子分析表明，微生物定植影响组织ķgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和nagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba．因此，我们测试了SOS基因表达是否受AMF和SAB定植调节。AMF殖民化显着改变了kgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和nagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba积累在植物。我们已经检测了负责K的膜转运体gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba与na一起使用和易位gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba沉积。我们的结果表明表达了gydF4y2BaZmakt2.gydF4y2Ba基因差异由AMF和SAB随盐度（图的单和共接种的影响。gydF4y2Ba4AgydF4y2Ba）.在0 mM NaCl处理下，单独接种SAB的植株基因表达量显著低于对照和其他微生物处理。25和50 mM NaCl处理间无显著差异。当与盐浓度比较时，只有同接种的植物gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2BaSAB基因表达量从0 mM NaCl增加到25 mM NaCl，增加39%;而在50 mM NaCl下表达量显著降低。gydF4y2Ba

的表达gydF4y2BaZmSOS1gydF4y2Ba和gydF4y2BaZMSKOR.gydF4y2Ba受到盐度的负面影响(图。gydF4y2Ba4B.gydF4y2Ba，gydF4y2BacgydF4y2Ba）.在不同的盐浓度下观察到两种基因的基因表达没有显着差异。每种治疗都表现出不同的盐浓度的不同基因表达gydF4y2BaZmSOS1gydF4y2Ba和gydF4y2BaZMSKOR.gydF4y2Ba基因。只有同接种的植物gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba在25 mM NaCl处理下，SAB的表达量显著增加gydF4y2BaZmSOS1gydF4y2Ba．的表达更高gydF4y2BaZMSKOR.gydF4y2Ba在共接种gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba和SAB在25mM的NaCl的相比为0mM NaCl中。gydF4y2Ba

共焦扫描显微镜gydF4y2Ba

在CLSM下观察了收获玉米植株的根系，确定了根系的定位gydF4y2BaGFP.gydF4y2Ba标记SAB菌株,gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2Ba．在未接种的对照植株中观察到荧光细菌细胞的缺失(图。gydF4y2Ba5AgydF4y2Ba）.但是，植物接种了gydF4y2BaGFP.gydF4y2Ba-Gagged SAb显示荧光细菌细胞局部地在根表面上（附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:图S2)。一些SAB也能够移动和定植到细胞间和细胞内的空间(图。gydF4y2Ba5B.gydF4y2Ba和gydF4y2BacgydF4y2Ba）.sgydF4y2BaP. koreensisgydF4y2BaS2CB35有效地定植了rhizoplane，移动到根组织中，并将其本身定位成根组织的细胞间空间。此外，还观察到Sab与孢子壁相关联的能力（图。gydF4y2Ba5DgydF4y2Ba-gydF4y2Ba我gydF4y2Ba）.AMF的孢子壁上没有观察到SAB定植从与处理过的盆分离gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba或gydF4y2BaG. Margarita.gydF4y2Ba(图。gydF4y2Ba5DgydF4y2Ba，gydF4y2BaggydF4y2Ba）.从AMF和SAB处理盆中分离的AMF的孢子壁上观察到清晰的荧光细菌细胞(图。gydF4y2Ba5e.gydF4y2Ba，gydF4y2BahgydF4y2Ba额外的文件gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba：图S3和附加文件gydF4y2Ba4gydF4y2Ba：图S4）。然而，表面灭菌和破碎的孢子表现出SAB的肠孢子化殖民化（图。gydF4y2Ba5f.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba我gydF4y2Ba）这表明SAB仅限于AMF孢子壁的外表面。gydF4y2Ba

植物与微生物共生是植物应对不利环境条件的能力的重要组成部分。以前的研究已经证明了由AMF采用重要机制，以促进盐胁迫下的植物生长[gydF4y2Ba17.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba45.gydF4y2Ba］．然而，这些实验基于单独接种AMF。在Berta等人的最近报告中。［gydF4y2Ba46.gydF4y2Ba]，已证实AMF和土壤根瘤菌的共接种明显促进玉米植物在田间条件下生长不是作为单个接种。尽管菌根侵染被认为是特异性的，其可以通过共接种菌根菌辅助[被增强gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27.gydF4y2Ba］．在目前的工作中，我们分析了两种土着amf分离株与从玉米上的AMF孢子壁的表面分离的细菌施用的意义。据报道，盐度负面影响植物生长和发展[gydF4y2Ba47.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba48.gydF4y2Ba］．若干研究报道称盐度降低生长，叶面积，叶绿素含量，营养吸收和光合作用[gydF4y2Ba15.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba49.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba50.gydF4y2Ba］．在本研究中，玉米植株干重随盐度的增加而降低。同时接种AMF和SAB可显著提高盐胁迫下植株的干重。本研究结果表明，在盐度条件下，微生物接种对植物生长具有重要的促进作用。gydF4y2Ba

脯氨酸是一种重要的渗透保护剂，在保护植物免受各种环境胁迫方面发挥着重要作用[gydF4y2Ba51.gydF4y2Ba］．本研究结果表明，在盐胁迫下，玉米植株积累了较多的脯氨酸。同时接种AMF和SAB可显著降低盐胁迫下植株脯氨酸积累量。先前的报道也表明，微生物接种降低了植物中脯氨酸的积累[gydF4y2Ba16.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40.gydF4y2Ba]在压力环境下。据报道，菌根殖民化减少盐度[gydF4y2Ba52.gydF4y2Ba］．同样，在本研究中，盐胁迫降低了菌根定殖;然而，在所有盐浓度下，SAB与AMF共接种均比单独接种AMF增加菌根定植量。我们的结果与Hashem等人一致[gydF4y2Ba53.gydF4y2Ba[他们报告说，随着内生细菌的菌菌的共同接种增加了菌根殖民化gydF4y2Ba相思gerrardiigydF4y2Ba在盐胁迫下。虽然已知菌根辅助辅助细菌来提高真菌生长和殖民化效率，但我们发现SAB对盐度胁迫下的孢子产量没有积极影响。gydF4y2Ba

土壤盐分影响植物对养分的吸收和向茎叶运输[gydF4y2Ba54.gydF4y2Ba］．结果表明，盐度降低了植物对养分的吸收。氮是植物叶绿素、氨基酸和ATP(三磷酸腺苷)能量传递化合物中必不可少的成分。盐度的增加降低了氮的吸收;然而，在本研究中，接种/共接种处理显著增加了植株对氮的吸收。磷酸盐(P)溶解微生物(PSM)能够将不溶性磷转化为植物可接近的可溶性形式。AMF以提高植物对磷的吸收能力而闻名。此外，据报道PSM可以增加植物对磷的吸收[gydF4y2Ba55.gydF4y2Ba］．在我们的研究中，通过使用可溶磷的SAB，可以观察到植物对磷的吸收增加gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2BaS2CB35;AMF单独治疗与SAB单独治疗无明显差异。然而，共接种处理植株的磷积累量较高，表明植株可能同时受益于AMF和SAB。巴蒂尼等人的一项类似研究，[gydF4y2Ba27.gydF4y2Ba]还报道了AMF和SAB的共接种通过促进磷吸收显著增加玉米植物的生长。gydF4y2Ba

此外，植物也积累无机溶质如氢以维持除了脯氨酸等有机溶质渗透或膨压[gydF4y2Ba56.gydF4y2Ba在盐度胁迫下。更高水平的钠gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba土壤中的离子与K竞争gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba导致钠离子的积累增加gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba植物中的离子[gydF4y2Ba57.gydF4y2Ba］．KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba是渗透平衡所必需的，在气孔的打开和关闭中起作用，是蛋白质生物合成的必要因素。Giri等人[gydF4y2Ba58.gydF4y2Ba报道了k的这些功能gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba不能用Na代替gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba离子在胞质溶胶中积累。在这项研究中，共接种强化K的积累gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在盐度的根部和抛丸中。根据埃斯特拉达等。［gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，根组织具有较高的NA积累gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba比拍摄。Cantrell & Linderman [gydF4y2Ba59.gydF4y2Ba]报道积累的NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在腐蚀性根部可以在细胞液压渣和amf菌丝中分区，以防止易于抛光。在25mM NaCl和含量的共同接种处理gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba50 mm NaCl的单独治疗显示出较低的NAgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba积累在根部。高K比值gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba，表明微生物处理对KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba与未接种的植物根相比，盐胁迫下的根数增加。有研究表明，维持高钾水平对水稻生长发育具有重要意义gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba糖叶植物芽内比例是应对盐胁迫的重要机制[gydF4y2Ba60.gydF4y2Ba］．与之前的报告相比[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29.gydF4y2Ba]，我们的结果表明，微生物处理抑制氯gydF4y2Ba^-gydF4y2Ba由植物吸收。共同接种治疗表现出下层CLgydF4y2Ba^-gydF4y2Ba盐度胁迫下的植物根部吸收。Elhindi等人最近的研究。［gydF4y2Ba61.gydF4y2Ba]表明，菌根处理的植物显示出较低的氯gydF4y2Ba^-gydF4y2Ba积累。虽然，在钙略有增加gydF4y2Ba^2+gydF4y2Ba和毫克gydF4y2Ba^2+gydF4y2Ba在25 mM NaCl下记录。盐度的增加减少了这些离子的积累。土壤盐分对Ca的负面影响gydF4y2Ba^2+gydF4y2Ba和毫克gydF4y2Ba^2+gydF4y2Ba早期也有摄取的报道[gydF4y2Ba47.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba52.gydF4y2Ba]，这与我们的研究结果一致。gydF4y2Ba

以前的报道表明，共生的微生物的接种通过改善养分吸收[提高植物耐盐性gydF4y2Ba62.gydF4y2Ba，抗氧化活性[gydF4y2Ba63.gydF4y2Ba]和增加光合色素的合成[gydF4y2Ba53.gydF4y2Ba］．此外，植物还维持离子稳态以抵抗盐胁迫。据悉，罗某还表示:“我认为这是一件很有意义的事情gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/小时gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba逆向转运蛋白过度表达会影响耐盐性和KgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba营养[gydF4y2Ba64.gydF4y2Ba］．gydF4y2BaAKT.gydF4y2Ba属植物K科gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba并负责K的吸收gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba．gydF4y2BaAKT2gydF4y2Ba发挥在韧皮部中的糖负荷在长途运输中的作用[gydF4y2Ba65.gydF4y2Ba］．另一方面，gydF4y2BaskgydF4y2Ba钾离子通道影响木质部负荷量gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba［gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．我们的结果表明，不同的处理对这些基因的表达有不同的影响。在25 mM NaCl处理下，共接种紫杉醇的植株表现出极显著的差异gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba并且SAB显着增加了AKT和SKOR的表达。nagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba逆向转运gydF4y2BaSOS1gydF4y2Ba已被证明与NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba［gydF4y2Ba32.gydF4y2Ba］．我们发现较高的表达gydF4y2BaZmSOS1gydF4y2Ba在25 mM NaCl条件下接种gydF4y2Bac . lamellosumgydF4y2Ba和gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2BaS2CB35，与低钠相关gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba根组织中的含量。m菌根处理植株的基因表达明显高于未接种植株和单独接种SAB的植株。gydF4y2Ba

sgydF4y2BaP. koreensisgydF4y2BaS2CB35能够在玉米根组织中有效定植，并迁移到根细胞间和细胞内的空间。Kost等[gydF4y2Ba66.gydF4y2Ba还发现通过利用苹果酸盐和草酸盐的关键成分作为唯一碳源的细菌能够有效地定植根表面。本研究中使用的菌株能够利用苹果酸作为唯一的碳源;但是，它无法利用草酸盐。细菌种类，gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2Ba从农业土壤韩国[最初分离gydF4y2Ba67.gydF4y2Ba］．gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2Ba亦有报道存在于各种环境条件下，例如在极度少养的地点[gydF4y2Ba68.gydF4y2Ba]，植物内生菌[gydF4y2Ba69.gydF4y2Ba]，以及重金属污染场地[gydF4y2Ba25.gydF4y2Ba］．在本研究中，菌株gydF4y2BaP. koreensisgydF4y2BaS2CB35从AMF孢子表面分离得到。对AMF孢子的CLSM观察表明gydF4y2BaGFP.gydF4y2Ba-标记的SAB能有效地与两株AMF菌株的孢子壁相关联。细菌在孢子上的定位已被研究过[gydF4y2Ba70gydF4y2Ba，gydF4y2Ba71gydF4y2Ba[据报道，对AMF发芽产生积极影响。此外，鉴定了不同的细菌群体与AMF孢子相关，并显示有多功能性[gydF4y2Ba72gydF4y2Ba，gydF4y2Ba73gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

综上所述，AMF和SAB共接种提高了玉米的生长和耐盐性。菌根和细菌处理提高了植物对养分的吸收和钾的含量gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba/ NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在盐胁迫下根和茎组织中。菌根处理对离子稳态基因表达有显著的正向影响。AMF和SAB共接种比单独接种AMF和SAB更能缓解盐度的抑制作用。发现SAB与AMF的孢子壁有关，并定位于玉米根的细胞间和细胞内空间。这些结果强调了在盐渍化土壤中考虑共接种对有效缓解盐害和促进植物生长的重要性。此外，对AMF与细菌关联的分子机制的理解可能有助于在可持续农业实践中使用有效的微生物联盟。gydF4y2Ba

感谢忠北大学的陈柳女士协助进行氯分析。”gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

本研究得到了韩国农业部农业与食品微生物组战略计划(914004-4)、韩国食品与农村事务部的支持。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

本研究中产生或分析的所有数据均包含在本文(及其补充信息文件)中，或在合理要求下可从通信作者处获得。gydF4y2Ba

隶属关系gydF4y2Ba

1. 忠北国立大学农学院生命环境科学系环境生物化学系，忠北清州，361-763gydF4y2Ba

   Gopal Selvakumar, Kiyoon Kim & Tongmin SagydF4y2Ba

2. 韩国宛州国家园艺和草药科学研究所园艺和草药作物环境司gydF4y2Ba

   Gopal Selvakumar & Seunggab HangydF4y2Ba

3. 本盖国立大学农学系，La Trinidad, 2601，菲律宾本盖gydF4y2Ba

   夏洛特·c·ShagolgydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

GS和TS：工作的概念和设计。GS：执行工作。GS和KK：获取数据。GS和CS：分析数据。GS，CS，SH和TS：稿件的关键修订。GS，CS和TS：写论文。所有作者阅读并认可的终稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2BaTongmin SagydF4y2Ba．gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

利益争夺gydF4y2Ba

两位作者宣称他们没有相互竞争的利益。gydF4y2Ba

开放访问gydF4y2Ba本文遵循知识共享署名4.0国际许可协议(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba）如果您向原始作者和源给出适当的信用，则允许在任何介质中进行不受限制的使用，分发和再现，提供指向Creative Commons许可证的链接，并指示是否进行了更改。Creative Commons公共领域奉献豁免（gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)适用于本条提供的数据，除非另有说明。gydF4y2Ba

再版和权限gydF4y2Ba