近日，西北农林科技大学杨培志教授团队在《Plant, Cell & Environment》期刊上发表题为“Mechanism of engineered rhizobia overexpressing cytokinin improve heat stress response in Alfalfa”的研究成果。已毕业硕士研究生祁翔宇、副教授申小霞老师、上海大学教授罗利老师为论文共同第一作者，杨培志教授为通讯作者。
该研究首先构建了两种工程根瘤菌菌株Plac-ipt（组成型启动子）和PkatG-ipt（ROS响应型启动子），并以野生型根瘤菌Sm1021和空载体菌株pK19为对照，对紫花苜蓿（新疆大叶）进行接种处理并开展热胁迫（38℃/35℃）试验。表型分析发现，热胁迫下接种工程根瘤菌的苜蓿植株倒伏、叶片脱水萎蔫和黄化现象显著减轻，株高较对照分别提升12.3%和17.6%，鲜重、干重更是达到对照的4倍以上，生长优势显著。工程根瘤菌接种能有效缓解热胁迫对苜蓿光合系统的损伤，其叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度等光合参数相较对照组显著提升。同时，工程根瘤菌显著增强了苜蓿的ROS清除能力，热胁迫下其叶片H₂O₂和超氧阴离子（O₂⁻）积累量较对照分别降低50.7%和14.9%，有效减轻了氧化损伤。激素检测发现，工程根瘤菌能持续向苜蓿叶片输送反式玉米素（tZ），使其叶片tZ含量在热胁迫全过程均显著高于对照。
转录组分析发现，工程根瘤菌诱导苜蓿叶片中3420个基因出现差异表达，其中大量热胁迫响应基因、光合作用相关基因、ROS清除相关基因及类黄酮合成关键基因显著上调。代谢组结果显示，热胁迫下接种工程根瘤菌的苜蓿叶片中没食子酸、阿魏酸、芹菜素等黄酮类、酚酸类物质显著积累，这些物质通过参与ROS清除过程增强耐热性。
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