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土壤重金属污染严重影响作物生长发育，威胁粮食产量和安全。植物根系作为直接接触重金属胁迫的部位，会采用多种方式提高对重金属的抗性。例如，根系会通过“cry-for-help”的方式招募有益根际菌株协同适应胁迫环境。然而，这种重金属胁迫下植物与微生物之间跨界交流的分子机制仍不清楚。
该研究通过解析植物根际促生菌（Bacillus sp. PGP5 and Pantoea sp. PGP6）与植物（水稻和龙葵）的互作机制，发现重金属胁迫下植物根系产生的活性氧（ROS）诱导根际促生菌合成吲哚乙酸（IAA）。同时，根际促生菌合成的IAA可以显著抑制根系由重金属诱导的ROS合成，提高植物的重金属抗性。进一步分析发现，这种“根ROS-微生物IAA”反馈回路同样存在于其他环境胁迫（如盐胁迫和干旱胁迫）以及其他根际促生菌和植物互作中，可能是一种普遍机制。值得注意的是，与单个菌株相比，由菌株PGP5和PGP6组成的合成菌群（SynCom）在重金属胁迫下表现出更好的IAA产量和促进植株生长的能力。
研究进一步揭示，根际促生菌所产生的IAA能够诱导根系中与DNA甲基化相关基因的表达，从而对根系DNA的甲基化状态进行调控。植物产生的ROS在这一调控过程中发挥着重要作用。综上，该研究揭示了重金属胁迫下植物与根际微生物相互作用的新跨界信号通路，即“植物ROS-根际微生物IAA-宿主甲基化”通路。
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文章链接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(25)01262-8
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