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叢枝菌根真菌提高了中國北方一種優勢灌木物種與土壤細菌之間硫代謝協調的潛力
《Plant and Soil》：Arbuscular mycorrhizal fungi enhance the potential of sulfur metabolic coordination between a dominant shrub species and soil bacteria in northern China
【字體： 大 中 小 】 時間：2026年01月08日 來源：Plant and Soil 4.1
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硫代謝調控與干旱適應機制研究：在干旱條件下，叢枝菌根真菌（AMF）通過增強硫氧化基因表達（sorB/SUOX/soeABC）抑制硫還原（sat/aprAB），同時促進宿主植物（Artemisia ordosica）硫代謝相關物質（硫胺素/蛋氨酸）積累，揭示AMF-植物-細菌三重互作對干旱適應的調控新策略。
硫（S）是陸地生命所需的重要大量營養元素，在植物代謝過程中起著關鍵作用，尤其是在環境壓力下對重要次生代謝產物的生物合成中。土壤細菌和叢枝菌根真菌（AMF）是植物獲取硫的主要貢獻者。沙質土壤極易發生硫酸鹽淋溶，這常常導致干旱地區普遍存在硫缺乏問題。然而，在干旱地區，AMF如何調節旱生植物與土壤細菌之間的硫代謝協調機制仍不甚明了。
我們建立了一個受控實驗系統，使用Artemisia ordosica和Funneliformis mosseae，并在三種不同的土壤含水量（SWC）條件下進行實驗（3%、6%、9%）。通過代謝組學分析和16S rRNA基因測序，研究了根部的硫代謝產物以及根際細菌的硫代謝潛力。
研究表明，在中度干旱（6% SWC）條件下，AMF顯著增強了根際土壤中亞硫酸鹽氧化酶（sorB、SUOX和soeABC）的活性，同時根據細菌功能預測，在極端干旱（3% SWC）條件下抑制了硫酸鹽異化還原酶（sat和aprAB）的活性約35%。根部分子組學分析發現，AMF促進了硫胺素和甲硫氨酸的積累。此外，我們觀察到在AMF系統中細菌的亞硫酸鹽氧化潛力與植物含硫代謝產物之間存在顯著關聯，而在非AMF對照組中則未觀察到這種關聯。
AMF通過雙重調控策略改變了細菌的硫代謝過程：一方面富集具有亞硫酸鹽氧化能力的細菌，另一方面抑制具有硫酸鹽還原能力的細菌。此外，AMF還提高了A. ordosica的硫利用效率。AMF、宿主植物和細菌之間的這種三方協同作用為干旱地區的適應機制提供了新的見解。
硫（S）是陸地生命所需的重要大量營養元素，在植物代謝過程中起著關鍵作用，尤其是在環境壓力下對重要次生代謝產物的生物合成中。土壤細菌和叢枝菌根真菌（AMF）是植物獲取硫的主要貢獻者。沙質土壤極易發生硫酸鹽淋溶，這常常導致干旱地區普遍存在硫缺乏問題。然而，在干旱地區，AMF如何調節旱生植物與土壤細菌之間的硫代謝協調機制仍不甚明了。
我們建立了一個受控實驗系統，使用Artemisia ordosica和Funneliformis mosseae，并在三種不同的土壤含水量（SWC）條件下進行實驗（3%、6%、9%）。通過代謝組學分析和16S rRNA基因測序，研究了根部的硫代謝產物以及根際細菌的硫代謝潛力。
研究表明，在中度干旱（6% SWC）條件下，AMF顯著增強了根際土壤中亞硫酸鹽氧化酶（sorB、SUOX和soeABC）的活性，同時根據細菌功能預測，在極端干旱（3% SWC）條件下抑制了硫酸鹽異化還原酶（sat和aprAB）的活性約35%。根部分子組學分析發現，AMF促進了硫胺素和甲硫氨酸的積累。此外，我們觀察到在AMF系統中細菌的亞硫酸鹽氧化潛力與植物含硫代謝產物之間存在顯著關聯，而在非AMF對照組中則未觀察到這種關聯。
AMF通過雙重調控策略改變了細菌的硫代謝過程：一方面富集具有亞硫酸鹽氧化能力的細菌，另一方面抑制具有硫酸鹽還原能力的細菌。此外，AMF還提高了A. ordosica的硫利用效率。AMF、宿主植物和細菌之間的這種三方協同作用為干旱地區的適應機制提供了新的見解。
