微生物如何在植物根系“安家”？中外科學家繪製“定居地圖”

記者從中國科學院分子植物科學卓越創新中心獲悉，該中心植物高效碳匯重點實驗室周峯團隊與瑞士洛桑大學合作，首次精準揭示了植物根系如何引導微生物在根系表面“安家”的奧秘，繪製出根系微生物的“定居地圖”。該研究成果10月3日在國際學術期刊《科學》發表。

研究團隊以植物幼苗根系為研究模型，結合熒光標記的活體微生物和高分辨率顯微成像技術，發現微生物在根系的“定居”並非雜亂無章，而是呈現有規律的空間分佈。*這種“定居”格局與根系內部的一道特殊屏障——凱氏帶的完整性密切相關。*凱氏帶就像一道“智能閘門”，*通過穩定根系內部的營養物質，防止隨意泄漏，從而維持根際微生物羣的健康平衡。*如果該屏障出現“缺口”，會造成根系內部的營養物質向外泄漏，且屏障“缺口”越大，微生物定植的就越多。隨後研究人員發現，泄漏物質的主要成分是氨基酸，尤其是一種叫谷氨醯胺的氨基酸泄漏量最多。

微生物對有益營養物質表現出很強的趨向性。研究發現，谷氨醯胺泄露影響了微生物的“趨化”“定居”等行為活動。側根是根系結構的重要組成部分，當側根從主根長出時，會造成凱氏帶屏障出現“缺口”，導致谷氨醯胺局部泄漏。這如同根系定點發出的“信號彈”，吸引微生物聚集於此。倘若微生物喪失感知氨基酸的“嗅覺”能力，則會“迷路”，無法準確找到“定居點”。根據這些“定居點”位置，研究人員便準確繪製出根系微生物的“定居地圖”。

該研究不僅首次從微觀層面揭示了植物調控微生物空間分佈的精密機制，也為農業可持續發展提供了全新思路。未來或可通過設計氨基酸類微生物肥料，精準引導有益菌羣定植，提高作物養分吸收效率和抗逆能力，為綠色農業和土壤碳匯提供新的解決方案。

（總枱央視記者 帥俊全 褚爾嘉）