摘要:土壤盐分抑制作物发芽和幼苗生长,导致作物立地不均、生长不均匀、产量低下。本研究旨在评估接种从盐渍土中分离的植物生长促进细菌 (PGPB) 菌株 (E1 和 T7) 的十字花科种子的早期耐盐性。在对照和盐度条件下培养未接种和接种的 Lobularia maritima、Sinapis alba 和 Brassica napus 种子,首先在琼脂平板中评估每种盐的发芽抑制浓度,然后在用含有 0 或 75 mM NaCl 的水灌溉的土壤中培养。我们的结果表明,T7 是唯一能够在盐渍条件下增加 L. maritima 发芽的菌株。然而,接种 T7 的 L. maritima 和 S. alba 植物以及接种 E1 的 B. napus 植物的茎生物量、根长和分枝数均有所增加。同时,这些幼苗表现出较少的氧化损伤和更强的平衡植物活性氧生成的能力。这项研究表明,用耐盐 PGPB 菌株接种种子是一种适合在早期阶段改善盐度负面影响的策略。尽管如此,观察到的特定植物-宿主相互作用凸显了针对特定不利环境条件建立定制的 PGPB-作物关联的必要性。
空间分布的基因活动如何转化为细胞极性和生长模式,从而产生多种形式的多细胞真核生物,这一点仍不清楚。在这里,我们表明,转录因子杯形子叶 1 (CUC1) 的物种特异性表达是两种相关植物物种之间叶形差异的关键决定因素。通过结合延时成像、遗传学和建模,我们发现 CUC1 充当极性开关。该开关通过转录激活影响生长素转运蛋白极性的激酶来调节叶形,生长素转运蛋白通过与激素生长素的反馈来模式化叶片生长。因此,我们发现了一种机制,通过将物种特异性转录因子表达与细胞水平极性和生长联系起来,跨越生物尺度,形成不同的叶形。
光合作用是维持植物和人类生命的关键过程。提高农作物的光合能力是增加其产量的一种有吸引力的方法。虽然光合作用的核心机制在 C3 植物中高度保守,但这些机制非常灵活,允许光合特性存在相当大的多样性。这种多样性之一是在高辐照度下保持较高的光合光能利用效率,正如在少数特殊的 C3 物种中发现的那样。十字花科的一种植物 Hirschfeldia incana 就是这样一种特殊的物种,由于它易于生长,因此是研究这种性状的遗传和生理基础的绝佳模型。在这里,我们展示了 H. incana 的参考基因组,并证实了其较高的光合光能利用效率。尽管 H. incana 是十字花科中迄今为止光合速率最高的,但与其密切相关的 Brassica rapa 和 Brassica nigra 的光饱和同化率也很高。H. incana 基因组已通过大规模染色体重排、物种特异性转座子活性和重复基因的差异保留与 B. rapa 和 B. nigra 基因组广泛分化。H. incana 、B. rapa 和 B. nigra 中参与光合作用和/或光保护的重复基因在拷贝数和基因表达之间表现出正相关,这为这些物种高光合效率的潜在机制提供了线索。我们的研究表明,H. incana 基因组是研究高光合光能利用效率的进化和提高作物物种光合速率的宝贵资源。