随着全球气候变化加剧，气候变暖、水资源短缺、不合理灌溉和海平面上升等因素不断推动土壤盐渍化扩展，目前全球约14亿公顷土地已受盐渍化影响，另有约10亿公顷土地面临盐渍化风险，严重威胁农业生产和粮食安全。然而植物并非独自面对盐胁迫，根系周围生活着庞大的微生物群落，是植物适应逆境的地下盟友。对于沿海盐碱地而言，盐分分布常常呈现高度空间异质性，使作物耐盐性评价和耐盐资源挖掘变得更加复杂。如何从复杂自然土壤微生物群落中系统、高效地筛选真正有助于作物耐盐的功能微生物，是植物微生物组研究和盐碱地农业利用中的关键挑战。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所杨维才院士团队在Advanced Science发表题为Metagenomic association uncovers host genotype-structured rhizobacterial networks and novel taxa that enhance soybean salt tolerance的研究论文。该研究以大豆为对象，建立了一套从自然根际微生物群落中挖掘促植物耐盐根际益生菌的新策略，并发现一种新的促耐盐候选菌Thalassospira xiamenensis可显著增强大豆在盐胁迫下的适应能力。
虽然滨海盐碱地是发掘植物耐盐益生菌资源的天然宝库，但其盐分呈显著斑块化分布，使得仅依据田间表型直接筛选耐盐大豆材料存在较大困难。为解决这一问题，研究人员建立了耐盐指数（salt tolerance index, STI）：首先基于每份材料生长位置的土壤盐分与大豆存活率构建预测模型，再利用实际存活率与模型预测存活率之间的偏离程度，对不同材料的耐盐表现进行标准化校正。该方法将盐分空间异质性这一田间筛选难题转化为可量化的分析框架，并据此识别耐盐和感盐大豆材料。
宏基因组分析显示，耐盐和感盐大豆根际微生物群落并非简单受环境盐分驱动，而是呈现明显的宿主基因型相关特征。耐盐大豆根际形成了更加紧密、高度连接的微生物共现网络，其中Pseudomonas为核心枢纽；相比之下，感盐大豆根际网络更为分散，呈现多个相对孤立的功能模块。这表明，耐盐大豆不仅自身具有更强的逆境适应能力，也可能更善于组织和维持一个协同度更高的根际微生物互助网络。
进一步将大豆STI与根际微生物丰度进行关联分析，研究人员筛选出一批与耐盐性正相关的根际菌类群。除已知具有促生或耐盐潜力的Pseudomonas等类群外，研究还发现多个此前尚未被证明可促进植物耐盐的新候选菌。其中，Thalassospira xiamenensis在耐盐大豆根际中显著富集，被选为重点验证对象。
在盐胁迫条件下，接种T. xiamenensis的大豆植株表现出更好的生长状态：地上部高度和鲜重提高，叶片黄化得到缓解，固氮效率增强，同时根系钠离子积累降低、钾离子含量和K/Na比值升高。转录组分析进一步揭示了T. xiamenensis促进大豆耐盐的潜在机制。在盐胁迫下，该菌主要重塑大豆离子和溶质转运、氧化还原代谢以及抗氧化防御相关通路。这表明T. xiamenensis可能通过“离子稳态调节+抗氧化防御增强”的双重路径，提高大豆在盐胁迫下的生理韧性。
该研究不仅发现了新的大豆促耐盐根际菌资源，揭示了依赖于大豆基因型的耐盐根际菌网络，更重要的是提出了一种非培养式快速高效的植物耐逆益生菌筛选策略。为盐碱地作物改良、微生物菌剂开发和绿色农业生产提供了新的思路。
中国科学院遗传发育所杨维才院士为论文共同通讯作者，罗昱副研究员为论文第一作者和通讯作者，云南大学硕士生康凤利和中国科学院大学硕士生黎绮旻为本研究做出了重要贡献。该研究得到中国科学院稳定支持基础研究青年团队项目，国家重点研发项目，中国科学院重点部署项目，中国科协青年人才托举工程的资助。
