記者從中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng )新中心獲悉，該中心植物高效碳匯重點(diǎn)實(shí)驗室周峰團隊與瑞士洛桑大學(xué)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，繪制出根系微生物的“定居地圖”。該研究成果10月3日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)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(shù)，發(fā)現微生物在根系的“定居”并非雜亂無(wú)章，而是呈現有規律的空間分布。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(guān)。凱氏帶就像一道“智能閘門(mén)”，通過(guò)穩定根系內部的營(yíng)養物質(zhì)，防止隨意泄漏，從而維持根際微生物群的健康平衡。如果該屏障出現“缺口”，會(huì )造成根系內部的營(yíng)養物質(zhì)向外泄漏，且屏障“缺口”越大，微生物定植的就越多。隨后研究人員發(fā)現，泄漏物質(zhì)的主要成分是氨基酸，尤其是一種叫谷氨酰胺的氨基酸泄漏量最多。

　　微生物對有益營(yíng)養物質(zhì)表現出很強的趨向性。研究發(fā)現，谷氨酰胺泄露影響了微生物的“趨化”“定居”等行為活動(dòng)。側根是根系結構的重要組成部分，當側根從主根長(cháng)出時(shí)，會(huì )造成凱氏帶屏障出現“缺口”，導致谷氨酰胺局部泄漏。這如同根系定點(diǎn)發(fā)出的“信號彈”，吸引微生物聚集于此。倘若微生物喪失感知氨基酸的“嗅覺(jué)”能力，則會(huì )“迷路”，無(wú)法準確找到“定居點(diǎn)”。根據這些“定居點(diǎn)”位置，研究人員便準確繪制出根系微生物的“定居地圖”。

　　該研究不僅首次從微觀(guān)層面揭示了植物調控微生物空間分布的精密機制，也為農業(yè)可持續發(fā)展提供了全新思路。未來(lái)或可通過(guò)設計氨基酸類(lèi)微生物肥料，精準引導有益菌群定植，提高作物養分吸收效率和抗逆能力，為綠色農業(yè)和土壤碳匯提供新的解決方案。

　?。偱_央視記者 帥俊全 褚爾嘉）