微生物如何在植物根系“安家”？中外科学家绘制“定居地图”

记者从中国科学院分子植物科学卓越创新中心获悉，该中心植物高效碳汇重点实验室周峰团队与瑞士洛桑大学合作，首次精准揭示了植物根系如何引导微生物在根系表面“安家”的奥秘，绘制出根系微生物的“定居地图”。该研究成果10月3日在国际学术期刊《科学》发表。

研究团队以植物幼苗根系为研究模型，结合荧光标记的活体微生物和高分辨率显微成像技术，发现微生物在根系的“定居”并非杂乱无章，而是呈现有规律的空间分布。*这种“定居”格局与根系内部的一道特殊屏障——凯氏带的完整性密切相关。*凯氏带就像一道“智能闸门”，*通过稳定根系内部的营养物质，防止随意泄漏，从而维持根际微生物群的健康平衡。*如果该屏障出现“缺口”，会造成根系内部的营养物质向外泄漏，且屏障“缺口”越大，微生物定植的就越多。随后研究人员发现，泄漏物质的主要成分是氨基酸，尤其是一种叫谷氨酰胺的氨基酸泄漏量最多。

微生物对有益营养物质表现出很强的趋向性。研究发现，谷氨酰胺泄露影响了微生物的“趋化”“定居”等行为活动。侧根是根系结构的重要组成部分，当侧根从主根长出时，会造成凯氏带屏障出现“缺口”，导致谷氨酰胺局部泄漏。这如同根系定点发出的“信号弹”，吸引微生物聚集于此。倘若微生物丧失感知氨基酸的“嗅觉”能力，则会“迷路”，无法准确找到“定居点”。根据这些“定居点”位置，研究人员便准确绘制出根系微生物的“定居地图”。

该研究不仅首次从微观层面揭示了植物调控微生物空间分布的精密机制，也为农业可持续发展提供了全新思路。未来或可通过设计氨基酸类微生物肥料，精准引导有益菌群定植，提高作物养分吸收效率和抗逆能力，为绿色农业和土壤碳汇提供新的解决方案。

（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉）