土壤盐碱化被认为是对农产品生产最严重的威胁之一，影响着全球100多个国家的10多亿公顷土地。病原体也会对植物产生毁灭性的影响，影响它们的生长、发育和生产力。受感染的植物可能表现出形态变化，如病变，坏死，萎蔫，发黄，生长迟缓，变形。小麦是我国北方主要的粮食作物，生产上面临着生物和非生物胁迫的多重影响。小麦茎基腐病是一种严重的土传病害主要由假禾谷镰刀菌（Fusarium pseudograminearum, Fp）引起的全球范围内小麦产区的病害。此外，已有研究报道了盐胁迫与真菌的相互作用增加了对小麦的危害，如降低种子干重、发芽率和种子活力等。植物作为固着生物，通过利用自身各类酶和信号分子介导的各种机制抵御环境胁迫。在不同的信号分子中，木霉已经被证明在盐胁迫下可以增加小麦、水稻和玉米中的SA含量。SA在植物防御反应中起着至关重要的作用，通过与GA、JA、ABA和ET的交叉作用来对抗生物胁迫。然而，木霉小麦幼苗盐度和病原体联合胁迫的潜在信号通路仍然未知。前期研究表明，长枝木霉TG1在NaCl和Fp胁迫下，具有较高的促小麦幼苗生长和增加内源SA含量的潜力。然而，之前的研究未能确定木霉在小麦幼苗的定殖，以及对植物激素和信号通路的影响。
为了便于观察，通过蛋白融合构建了TG1-GFP标记菌株，可以看出在菌丝和分生孢子中均表现出强烈的绿色荧光。在双重对峙培养测定中，TG1通过分生孢子附着在Fp菌丝上，对Fp的生长表现出真菌寄生作用，然后TG1菌丝在Fp菌丝上过度生长并形成寄生状态。随后，TG1菌丝盘绕、缠绕或包裹在Fp菌丝周围。此外，在植物处理中，TG1菌丝以分生孢子和菌丝组成的生物量在小麦幼苗根的最外层定植。在荧光显微镜下，观察到TG1分生孢子牢固附着在根表面，与对照处理的幼苗根形成鲜明对比。同样，与对照相比，TG1菌丝在根表面的定殖和延伸清晰可见。
图1 长枝木霉TG1及绿色荧光标记的菌株形态及分生孢子形态
在盐胁迫或无盐胁迫下，TG1野生型或 TG1-GFP 转化体处理小麦幼苗后，茎基腐病的病情指数低于单独接种Fp处理组。野生型 WT-TG1+Fp和荧光蛋白标记菌株GFP-TG1+Fp处理后幼苗的病情指数之间无显著差异。在无NaCl条件下，WTTG1+Fp 和 GFP-TG1+Fp 处理的防治效果分别为 59.48%和 56.71%。在100 mM NaCl胁迫下，与单独接种Fp相比，WT-TG1+Fp和 GFP-TG1+Fp处理的控制效果分别为 47.01%和 41.42%。
TG1处理显著提高了小麦幼苗在不同天数（7、14、21和28 d）的IAA、GA3、ABA和JA含量，并降低了ET含量。同样，TG1+Fp处理的小麦幼苗在不同天数也提高了IAA、GA3、ABA、JA含量，并降低了ET含量。与Fp单独处理的小麦幼苗相比，无论是否受到盐胁迫，在第14天观察到IAA、GA3、ABA和JA含量的增加以及ET含量的减少。在无NaCl条件下，与对照相比，TG1处理的幼苗IAA、GA3、ABA和JA含量分别增加了3045%、33.37%、39.59%和74.72%，ET含量减少了22.71%。同样，在第14 d，与单独Fp处理相比，TG1+Fp处理的幼苗IAA、GA3和ABA含量分别增加了50.94%、72.89%和11.12%，JA含量增加了53.03%，ET含量减少了35.08%。在100 mM NaCl胁迫下，TG1处理的幼苗在14d的IAA、GA3、ABA和 JA 含量分别比对照增加了25.50%、17.80%、32.26%和 92.25%，ET含量降低了33.86%。同样，在100 mM NaCl胁迫下，TG1+Fp处理的幼苗的 IAA、GA3、ABA和 JA含量在 14d时分别比单独使用 Fp增加了 72.16%、86.91%、20.04%和 50.40%，ET含量降低了 39.07%。
图2 木霉TG1在Fp和小麦根的定殖
研究结果证明，长枝木霉TG1通过菌丝缠绕、分生孢子附着和寄生等方式对Fp产生了寄生作用。TG1预处理可促进小麦幼苗根表面定殖，降低病害指数。与此同时，TG1预处理提高了IAA、GA3、JA和GA3含量盐度和Fp降低了小麦幼苗的ET含量压力。此外，TG1诱导小麦幼苗耐盐和抗盐Fp侵染提高小麦耐盐转录本水平。长枝木霉具有增强小麦耐盐胁迫和防控茎基腐病的双重功能。
