接种了Piriformospora indica的西瓜对干旱胁迫的响应：对形态生理参数及基因表达调控的探究

《Symbiosis》：Drought stress response in Piriformospora indica inoculated watermelon: insights into morphophysiological parameters and regulation of gene expression

水生植物依赖灌溉但面临气候变暖加剧的水资源短缺挑战，内生真菌Piriformospora indica作为生物刺激剂和生物保护剂，可提升西瓜抗旱能力。研究通过对比抗旱敏感品种（糖宝）和抗旱耐品种（Thar Manak）在75%和35%田间持水量下的生理生化响应及基因表达，发现真菌接种显著促进生长，缓解干旱对光合参数、相对含水量、氮磷积累及叶绿素含量的负面影响。抗氧化能力增强与H2O2积累减少相关，DREB1、ClMT2、ClP5CS1基因在糖宝中显著上调，最高达9.94倍。研究揭示了该真菌通过基因调控和生理代谢协同作用提升西瓜抗旱机制，为应对气候变化提供可持续解决方案。

　　

摘要

西瓜是一种依赖灌溉的作物，其产量受到气候变化导致的水资源短缺的严重影响。寄生于根部的真菌内生菌“Piriformospora indica”作为一种有前景的生物刺激剂和生物保护剂，能够提高西瓜对干旱胁迫的抵抗力。在之前研究的基础上，本研究进一步探讨了这种共生关系背后的分子机制，并通过形态生理学和生化分析加以验证。研究了两种西瓜品种——“sugarbaby”（易受干旱影响）和“Thar Manak”（耐旱）的幼苗，在两种不同的田间水分条件下（75%和35%）分别接种了P. indica和未接种P. indica的情况。结果表明，在各种水分条件下，P. indica的接种均促进了两种西瓜品种的营养生长。该真菌减轻了干旱对光合参数、叶片和根部的相对含水量、磷和氮含量以及叶色素浓度的影响。在干旱胁迫下，接种了P. indica的sugarbaby品种表现出最高的脯氨酸含量（71.44 μg g?1鲜重）和过氧化氢酶活性（51.77 μg H?O? g?1 min?1）。而在35%田间水分条件下，接种了P. indica的Thar Manak品种表现出最高的二苯基联氨酰自由基清除活性（70.44%）。接种了P. indica的sugarbaby品种中过氧化氢酶活性的提高与H?O?积累的减少相关，这一现象通过3,3-二氨基联苯胺染色法得到了证实。在水分受限的情况下，P. indica上调了sugarbaby中的DREB1、ClMT2和ClP5CS1基因的表达，其中DREB1基因的表达上调幅度最大，达到了9.94倍。大多数性状（如根和茎的形态、光合参数以及生化特性）的表达均表现出显著的季节性变化。本研究揭示了P. indica如何在干旱条件下促进西瓜的生长，为应对气候变化带来的产量挑战提供了可持续的解决方案。