【要旨】目的 本研究は、耐塩性の植物成長促進根圏細菌 Bacillus velezensis SGTSH 0811 が、勾配状 NaCl ストレス下のヒマワリ（Helianthus annuus L.）において根関連細菌群集と、協調した生理学的および転写応答にどのように影響するかを解明することを目的とした。
【方法】SGTSH 0811 の塩耐性および植物成長促進形質を 170〜2000 mM NaCl 下で評価し、細菌の形態学的適応は透過型電子顕微鏡により調べた。ヒマワリの生長と生理学的応答を評価するため、0、100、200、300 mM NaCl のもとで二因子の完全無作為化ポット実験を実施した。根圏および根内生細菌群集は、16S rRNA 遺伝子アンプリコンシーケンスを用い、βNTI に基づく群集形成解析、共起ネットワーク解析、FAPROTAX に基づく機能予測を組み合わせて特徴づけた。選抜した塩応答性遺伝子の転写応答は RT-qPCR により決定した。
【結果】SGTSH 0811 は 1000 mM NaCl まで安定した生長を維持した。インドール-3-酢酸の産生およびバイオフィルム形成は塩分の上昇に伴い低下したが、細胞外多糖の産生は 500 mM NaCl でピークを示した。300 mM NaCl 下では、SGTSH 0811 の接種により根の発達と地上部バイオマスが改善され、抗酸化酵素活性とプロリン蓄積が増強され、マロンジアルデヒド含量が低下し、光合成色素の喪失が緩和された。塩ストレスは根関連細菌群集の組成と形成を変化させた。一方で接種は、Bacillus、Paenibacillus、Streptomyces、Bradyrhizobium の富化、正の共起関連の変化、炭素・窒素循環および有機物分解に関連する予測機能の変化と関連していた。RT-qPCR の結果、SOD、SO2、SO3、EcPP44、AKT1、HKT1、NHX1、DREB2 を含む、抗酸化防御、浸透圧調節、ストレスシグナル伝達、イオン恒常性に関わる遺伝子の発現は接種に伴って変化することが示された。
【結論】SGTSH 0811 は、根関連マイクロバイオームの変動と関連して、ヒマワリにおける塩ストレスを緩和し、抗酸化応答と浸透圧応答を改善するとともに、塩応答性遺伝子の発現を変化させた。これらの知見は、PGPR による塩ストレス緩和に伴う生理学的応答とマイクロバイオーム応答を統合的に捉える視点を提供する。
https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-10899387/v1