植物根系与土壤微生物的共生关系一直是生命科学领域的未解之谜。中国科学院分子植物科学卓越创新中心与瑞士洛桑大学联合研究团队，近日在国际顶级期刊《科学》发表封面研究，首次揭示了植物根系如何通过特定机制调控微生物空间分布的分子原理。
研究团队以拟南芥幼苗为模型，运用荧光标记活体微生物与超分辨显微成像技术，发现微生物在根系表面的分布并非随机，而是呈现明显的空间规律性。这种有序分布与植物根系的"凯氏带"结构完整性密切相关——当侧根突破主根时，会在"凯氏带"形成营养泄漏通道，导致特定氨基酸大量释放。
实验数据显示，泄漏的氨基酸中谷氨酰胺占比最高，其浓度梯度构成微生物的"化学导航信号"。微生物通过趋化作用感知这些信号分子，定向迁移至营养物质富集区域，形成特定聚居区。研究证实，丧失氨基酸感知能力的突变体微生物，在根系表面的分布模式发生显著紊乱。
该发现颠覆了传统认知中根系微生物分布的随机性假设。研究团队通过解析谷氨酰胺泄漏的空间特征，成功绘制出微生物在根系表面的"定居图谱"，揭示了植物调控根际微生物组装的分子机制。这种精准调控能力为农业生物技术开辟了新路径。
业内专家指出，这项突破性成果不仅阐明了植物通过结构屏障调控根际营养释放的新途径，更为开发靶向微生物群落调控技术提供了理论依据。通过优化根系营养泄漏模式，可实现有益微生物的定向富集，这对构建低碳农业体系、提升土壤碳汇能力具有重要应用价值。
