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盐生植物是荒漠生态系统安全与健康的重要保障,异子蓬(Borszczowia aralocaspica)为藜科(Chenopodiaceae)异子蓬属(Borszczowia)的聚盐植物,具有极强的耐盐碱和耐贫瘠能力,是古尔班通古特沙漠的主要建群物种。前期研究证实随盐胁迫梯度的增加,异子蓬内生细菌多样性增加,显示在遭受盐胁迫时异子蓬更加依赖内生菌的共生作用。为了解异子蓬在不同盐梯度胁迫下的代谢响应,本研究以野生异子蓬、原位土壤脱盐制备0%、20%、50%和70%系列盐梯度土壤栽培异子蓬为材料,以GC-MS技术检测其三个发育阶段的根、叶组织内代谢产物组成的演变,以揭示异子蓬适应盐胁迫的代谢机制,并与前期不同盐梯度下其内生细菌组成的演变进行耦合分析,以了解代谢产物与内生菌群的关系,为揭示异子蓬适应高盐环境的机制提供科学依据。对野生异子蓬幼苗期、成长期、开花期的根、叶组织的代谢产物进行了检测,获得180种可鉴定成分。对代谢物的分子量组成分析显示,其主要是由分子量小于300的成分组成,其中分子量为100-200区段的组分占58%以上;对代谢物的类别组成分析显示,其以有机酸类、糖及衍生物、氨基酸及衍生物、醇类、胺类为主要成分;对代谢物含量的相对占比分析发现,不同生长阶段间无显著差异;异子蓬的根和叶中分别有65个和31个代谢物组分的相对含量随发育进程而变化,其成分以有机酸类、糖类、氨基酸类为主,其分子量大部分小于200,显示异子蓬是以小分子组分应对环境胁迫的,且在发育进程中幼苗期与成长期间上述组分变化显著,在幼苗期中富马酸、半乳糖、丙氨酸、脯氨酸等物质高表达。研究结果显示,根中发生了更为复杂的反应进而帮助植物适应环境,幼苗期为植物适应环境的关键,而后期对环境的适应能力更强,体内代谢趋于稳定。对四个制备盐梯度土壤栽培异子蓬与野生异子蓬共同作为五个盐梯度进行分析,对代谢物的分子量分析显示,栽培植株仍然主要以分子量100-200的物质响应盐梯度胁迫;对代谢物的类别组成分析显示,响应盐梯度胁迫的代谢物类别与野生异子蓬相同,且根和叶中的响应各异;随盐梯度胁迫增加,根和叶组织内的柠檬酸、富马酸、乙醇酸、半乳糖、海藻糖、甘露糖醇、脯氨酸等成分发生变化,结果显示,异子蓬应对盐胁迫是以根中的脯氨酸、乙醇酸等的增加,以及波及叶中的苹果酸、甘露糖醇等成分的降低为策略;在幼苗期,异子蓬是以脯氨酸、正亮氨酸、半乳糖、苏糖酸等物质含量的增加、成长期是以琥珀酸、二十碳五稀酸等增加,以及开花期是以柠檬酸、半乳糖醇等物质含量的增加来响应高盐梯度胁迫。结果显示,不同生长期应对盐胁迫的响应成分不同。将不同盐梯度异子蓬代谢物组成与其微生物多样性演变联合分析发现,代谢产物与内生菌群呈极显著相关性(P<0.01)。内生菌多样性的OTU水平偶联分析显示,代谢产物主要与OTU1138(罗尔斯顿菌属)、OTU508(海杆菌属)、OTU2615(假单胞菌属)、OTU838(根瘤菌属)等微生物类群相关。不同盐梯度中代谢物组分演变与其内生菌多样性呈显著相关,其中盐梯度0%中代谢物主要是与罗尔斯顿菌属(Ralstonia)、根瘤菌群(Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium)等相关。盐梯度20%中主要与假单胞菌属(Pseudomonas)和德沃斯氏菌属(Devosia)相关。盐梯度50%中主要与罗尔斯顿菌属和根瘤菌群相关。盐梯度70%中主要是与德沃斯氏菌属和克雷伯氏菌属(Klebsiella)相关。野生样本中主要与海杆菌属(Marinobacter)、噬甲基菌属(Methylophaga)相关。不同组织中与盐耐受密切相关的小分子物质与内生菌群呈现相关,其中根的代谢物与内生菌群相关性高,主要包括海杆菌属、根瘤菌群、德沃斯氏菌属和Kushneria属;而叶中代谢物与内生菌相关性低,显示叶中的大多数微生物类群可能来源于空气。分析结果显示,异子蓬受盐梯度胁迫时,根中内生菌对代谢的调控对其环境适应性有更重要的作用。研究结果显示,盐梯度胁迫使异子蓬的代谢产物发生变化,且与发育周期及内生菌多样性均呈现一定的相关性。本研究从代谢物响应层面为揭示盐生植物环境适应性奠定了基础,将不同盐梯度胁迫下的异子蓬代谢物演变与其内生菌类群结构的耦合分析对揭示共生抗逆机制有重要的科学意义,具有显著的创新性,并对利用微生物促进植物抗盐有积极的指导价值。