在全球土壤鹽漬化日益嚴重的背景下，如何利用植物，特別是鹽生植物，來改善和利用鹽漬土壤，成為了一個重要的科學問題。鹽生植物是能夠在高鹽環境中完成生命周期的特殊植物類群，僅占全球植物區系的1-2%。它們之所以能耐受鹽脅迫，不僅依賴于自身進化出的解剖、形態和生理適應機制，還與其體內外共生的微生物，尤其是細菌，密不可分。這些微生物，特別是具有植物生長促進（Plant-Growth-Promoting, PGP）特性的細菌，能夠通過多種方式幫助植物應對逆境，例如促進光合作用、增強養分吸收、產生滲透調節物質、調控植物激素以及激活抗氧化酶系統。因此，利用這些有益的共生微生物作為生物肥料或用于生態修復，展現出廣闊的應用前景。

然而，與根際微生物群落的研究相比，人們對鹽生植物內生細菌群落的了解仍然有限。內生細菌存在于植物的根、莖、葉、種子等各種組織中。其中，葉際（phyllosphere）環境，尤其是葉片內生境（leaf endosphere），比根際環境更為多變和嚴酷，細菌需要應對更強的紫外線輻射和溫度波動等挑戰。此前的研究表明，根部和葉部的內生細菌群落在多樣性和組成上存在差異，并且宿主基因型和當地環境條件都會對其產生影響。那么，一個關鍵的科學問題是：對于采取不同生態策略的鹽生植物——依賴潮濕環境的水生鹽生植物（hydrohalophyte）和適應干旱環境的高旱生鹽生植物（xerohalophyte）——它們的葉片內生細菌群落在組成和功能上是否會因其面臨的脅迫類型不同而出現分化？為了解答這一問題，發表在《Microbial Ecology》上的這項研究，對六種鹽生植物（三種水生型、三種旱生型）的葉片內生細菌群落進行了深入的宏基因組學分析，旨在揭示宿主種類、功能類型和季節對細菌群落組成及其PGP功能特性的影響。

研究人員開展此項研究，主要應用了幾個關鍵技術方法。首先是樣本采集與處理：研究選取了分布于西班牙西南部海灣潮汐沼澤地（水生型）和東南部干旱地區（旱生型）的六種鹽生植物，在每個物種的多個種群中，于秋季（果實期）和春季（營養生長旺盛期）分別采集健康成株的葉片，混合成復合樣本，并進行了嚴格的表面滅菌以去除附生微生物，確保后續分析針對的是嚴格意義上的內生細菌。其次是宏基因組測序：從復合樣本中提取基因組DNA后，利用烏槍法宏基因組測序技術（shotgun metagenomics）在Illumina平臺上進行測序，獲得了每個樣本的宏基因組數據。最后是生物信息學分析：對測序獲得的海量數據進行了兩條路徑的分析。一是進行細菌分類學注釋，以了解群落的物種組成；二是進行功能注釋，使用專門針對PGP性狀的數據庫PGPg Finder，對與植物生長促進功能相關的基因進行鑒定和相對豐度分析。

通過對細菌群落組成的分析，研究發現所有樣本主要由假單胞菌門（Pseudomonadota，約53.18% ± 3.58%）、放線菌門（Actinomycetota，約23.76% ± 3.71%）、芽孢桿菌門（Bacillota，約10.01% ± 2.37%）、擬桿菌門（Bacteroidota，約7.71% ± 2.34%）和藍藻門（Cyanobacteriota，約3.18% ± 1.08%）主導。在屬水平上，埃希氏菌屬（Escherichia）在所有樣本中平均相對豐度最高（22.27% ± 2.34%），而在Suaeda vera中，克雷伯菌屬（Klebsiella）同樣豐富（20.86%）。其他豐度較高的屬包括Solirubrobacter、Blastococcus和Serratia。分析表明，季節對細菌群落結構沒有顯著影響，而植物功能類型和，更重要的，宿主植物物種是造成群落差異的主要因素。宿主物種的影響遠大于功能類型。同一植物物種的不同種群樣本通常表現出較高的同質性，但Halocnemum strobilaceum和Atriplex portulacoides的某些種群內部變異較大，可能與地理距離或生境人為干擾有關。

對PGP功能特性的分析揭示了與物種組成相似的模式：季節無顯著影響，而植物功能類型和宿主物種則顯著影響了PGP功能的組成。同樣，宿主物種是導致功能分化的最強驅動力。具體而言，功能類型僅導致6種PGP特性存在差異豐度，而不同植物物種之間則有多達62種PGP特性存在顯著差異。有趣的是，在功能聚類分析中，所有水生鹽生植物和部分H. strobilaceum種群聚集在一起，而與另外兩種旱生鹽生植物（Anabasis articulata和Atriplex glauca）分開。水生鹽生植物Suaeda vera在功能上也與其他水生類型有所區別。差異豐度分析進一步揭示，旱生鹽生植物聚類（A. articulata和A. glauca）在多數PGP特性上豐度相似，但與水生類型及H. strobilaceum相比，它們在應對氧化脅迫的相關基因（如超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶CAT、抗壞血酸過氧化物酶APX、谷胱甘肽過氧化物酶GPX、谷氧還蛋白Grx）上普遍表現出更高的相對豐度。此外，一些特定的PGP功能，如解磷作用、植物免疫反應刺激、群體感應調節、銨運輸、耐鹽相關酶等，也在不同植物物種間存在顯著差異。

本研究系統地揭示了鹽生植物葉片內生細菌群落的組成和功能特性。核心結論是：宿主植物物種是塑造葉片內生細菌群落結構和功能（特別是PGP特性）的最主要因素，其影響力超過了植物功能類型（水生或旱生），而季節性的影響可以忽略不計。這一發現強調了宿主基因型（可能通過垂直傳播）在篩選葉內共生體中的決定性作用。

盡管旱生鹽生植物被認為面臨更嚴峻的干旱脅迫，但本研究發現，兩個典型的旱生鹽生植物（A. articulata和A. glauca）的葉片內生菌在應對氧化脅迫的PGP基因上更為富集，這可能反映了它們對更嚴酷環境的適應。而水生鹽生植物和聚類上更接近它們的H. strobilaceum則表現出不同的功能特征。特別值得注意的是，物種Suaeda vera在功能上與其他水生類型差異明顯，提示即使屬于同一功能類型，不同物種也可能通過其獨特的生理特性（如向質外體釋放可溶性糖）塑造特異的內生菌功能群落。

這項研究的意義在于，它深化了我們對鹽生植物-微生物互作的理解，表明葉片內生菌是多種PGP功能基因的重要儲備庫。研究結果提示，根據不同的鹽生植物功能類型（水生/旱生）甚至特定物種進行有針對性的有益內生菌分離篩選，有望獲得更具多樣性PGP特性的菌株，這對于開發針對不同鹽漬環境的微生物接種劑（生物肥料）具有重要的指導價值。此外，研究還指出人為干擾可能影響內生菌群落的功能，這為未來研究指明了方向。最后，需要指出的是，本研究基于DNA水平的基因存在情況，這些PGP基因是否在植物體內實際表達并發揮作用，還需要未來的轉錄組學等研究來進一步驗證。總之，該工作為利用植物-微生物聯合策略應對土壤鹽漬化挑戰提供了寶貴的理論基礎和微生物資源線索。