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記者從中國(guó)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(yàn)室周峰團(tuán)隊(duì)與瑞士洛桑大學(xué)合作，首次精準(zhǔn)揭示了植物根系如何引導(dǎo)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(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。

研究團(tuán)隊(duì)以植物幼苗根系為研究模型，結(jié)合熒光標(biāo)記的活體微生物和高分辨率顯微成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)微生物在根系的“定居”并非雜亂無(wú)章，而是呈現(xiàn)有規(guī)律的空間分布。這種“定居”格局與根系內(nèi)部的一道特殊屏障——?jiǎng)P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(wěn)定根系內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)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(xiàn)“缺口”，會(huì)造成根系內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)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(xiàn)，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(duì)有益營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表現(xiàn)出很強(qiáng)的趨向性。研究發(fā)現(xiàn)，谷氨酰胺泄露影響了微生物的“趨化”“定居”等行為活動(dòng)。側(cè)根是根系結(jié)構(gòu)的重要組成部分，當(dāng)側(cè)根從主根長(zhǎng)出時(shí)，會(huì)造成凱氏帶屏障出現(xiàn)“缺口”，導(dǎo)致谷氨酰胺局部泄漏。這如同根系定點(diǎn)發(fā)出的“信號(hào)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(zhǔn)確找到“定居點(diǎn)”。根據(jù)這些“定居點(diǎn)”位置，研究人員便準(zhǔn)確繪制出根系微生物的“定居地圖”。

該研究不僅首次從微觀層面揭示了植物調(diào)控微生物空間分布的精密機(jī)制，也為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了全新思路。未來(lái)或可通過(guò)設(shè)計(jì)氨基酸類微生物肥料，精準(zhǔn)引導(dǎo)有益菌群定植，提高作物養(yǎng)分吸收效率和抗逆能力，為綠色農(nóng)業(yè)和土壤碳匯提供新的解決方案。

（總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉）