水稻（學名：Oryza sativa）是世界範圍内重要的糧食作物之一，約一半以上人口以稻米為主食，其産量直接影響着世界糧食安全。随着環境不斷惡化，水稻的生産過程遭遇多種逆境的威脅，其中土地鹽堿化和幹旱是造成其減産的重要因素。因此，有效提高水稻的抗旱和耐鹽能力是當今農業生産中亟待解決的實際問題。已有研究表明，與植物相關的有益微生物在增強宿主抗逆能力方面發揮重要作用。與土壤微生物相比，生活在植物體内的内生菌，因其特殊的生态位可能對植物具有更積極和直接的影響。然而，目前關于内生菌在提高宿主抗旱和耐鹽等方面的作用機制還知之甚少。

近日，2003网站太阳集团朱詠華教授研究團隊在The Crop Journal在線發表了題為“The osmolyte-producing endophyteStreptomyces albidoflavusOsiLf-2 induces drought and salt tolerance in rice via a multi-level mechanism”的研究論文，報道了一株由團隊自主分離獲得的内生放線菌Streptomyces albidoflavusOsiLf-2在提高水稻抗旱和耐鹽能力方面發揮重要作用，并對其作用機制進行了解析。

研究者在溫室和田間試驗中均證實OsiLf-2定殖水稻後，不僅能提高水稻幼苗的抗旱和耐鹽能力（圖1），還能有效降低鹽堿土壤對水稻産量的不利影響。在溫室中，幹旱和鹽脅迫條件下，與對照組（未接種内生菌OsiLf-2,E-）相比，接種了内生菌OsiLf-2（E+）的水稻幼苗的幹重分别顯著提高了62.5%和60.3%；在鹽堿大田中，E+水稻較E-水稻的單株産量、千粒重和有效分蘖數分别顯著提高了62.0%、4.7%和58.4%。研究發現，OsiLf-2是一株中等耐鹽菌，能夠産生豐富的滲透調節物質，如脯氨酸和四氫嘧啶。在20% PEG和150 mmol L⁻¹NaCl分别處理後，OsiLf-2産脯氨酸的能力可提高21.6%和38.4%，四氫嘧啶的産量由1.3 mg g⁻¹提高至213.7 mg g⁻¹。在水稻體内，E+組的脯氨酸和可溶性糖含量較E-組均顯著提高，最大增幅可達250.3%，水稻自身的脯氨酸合成基因OsP5CS1表達水平顯著提高了159.6%。而OsiLf-2的四氫嘧啶合成基因ectA，ectB，ectC均大量誘導表達，增幅高達26.4倍（圖2）。上述結果表明，OsiLf-2在宿主體内除了通過自身産生脯氨酸和四氫嘧啶等滲透調節物質，還能誘導水稻合成大量滲透調節物質，從而增強宿主對幹旱和鹽脅迫的耐受能力。此外，OsiLf-2還能誘導水稻脅迫響應和離子轉運相關基因的表達水平，提高水稻抗氧化系統相關酶的活性，并促進葉綠素合成、增強光合作用效率，最終通過提高宿主在逆境條件下的生存能力以保障其有效産量。

圖1内生放線菌OsiLf-2對水稻幼苗的表型影響

圖2在幹旱和鹽脅迫條件下内生放線菌OsiLf-2對水稻幼苗的滲透調節能力的影響

2018級博士研究生牛舒琪和博士後高豔為本文共同第一作者，朱詠華教授為通信作者。該研究得到國家自然科學基金（31672093）和湖南省重點研發項目(2019NK2192)的資助。

2003网站太阳集团朱詠華教授研究團隊長期以植物内生菌為研究對象，分離并篩選具有調控植物生長發育及抗逆能力的功能性内生菌，并研究其與植物互作的分子機制，開發用于生物農藥、肥料和高活性代謝産物生産的新途徑。該團隊先後在mBio、Science of the Total Environment、Biotechnology for Biofuels等國内外重要學術期刊上發表50多篇高水平研究論文，獲得授權專利5項。

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