Reprogramming of Gene Transcripts and Metabolites by the Wild Soybean Endophyte Pseudomonas sp. 77S3 Improves Soybean Salt Tolerance

生物 盐度 代谢组学 水培 土壤盐分 大豆蛋白 重编程 代谢途径 基因 内生菌 植物 油菜 反转运蛋白 拟南芥 转录组 营养物 接种 根际细菌 生长素 假单胞菌 渗透调节剂 生物技术 硝酸盐
作者
W. Zhang,Chengyang Song,Tianqi Wang,X. Liu,Yisheng Fang,Zhu Yan,Yaxi Zhu,Na Zheng,Xiaofei Ma,Guochen Qin,Dan Zhu,Junchuan Xiao,X W Deng,Xiao Luo
出处
期刊:Plant Biotechnology Journal [Wiley]
卷期号:24 (4): 2704-2721 被引量:1
标识
DOI:10.1111/pbi.70514
摘要

Soybean is a critical source of protein and vegetable oil worldwide. Expanding its cultivation into salinity lands represents a promising strategy for increasing production; however, soil salinity severely limits soybean growth by disrupting physiological and metabolic homeostasis. Although beneficial endophytes can enhance plant stress adaptation, the molecular mechanisms by which they reprogram host responses under salinity remain poorly understood. In this study, we isolated Pseudomonas sp. 77S3 from salt-tolerant wild soybean and demonstrated its exceptional ability to significantly improve growth and salt tolerance in cultivated soybean under salt stress, using both fresh and fermented formulations. Integrated transcriptomic and metabolomic analyses revealed that 77S3 inoculation systemically reprograms gene expression and metabolic networks in soybean roots. Key to this reprogramming was the enhancement of nitrogen metabolism, orchestrated largely by the nitrate transporter NRT1.5, which facilitated nitrogen reallocation under stress. Functional studies using nrt1.5 knockdown lines confirmed that NRT1.5 is essential for 77S3-mediated improvements in salt tolerance, ion homeostasis, root architecture remodelling, and carbon-nitrogen rebalancing. Additionally, 77S3 increased antioxidant capacity, modulated phytohormone signalling, particularly in auxin and ethylene pathways, and improved phosphorus and potassium solubilisation. These multi-level adaptations collectively enhance salinity resilience in soybean. Our findings provide novel insights into the mechanistic basis of endophyte-induced salt tolerance and support the use of Pseudomonas sp. 77S3 as a sustainable bioinoculant for soybean production in saline agriculture.
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