植物根系与土壤微生物的互动机制长期困扰着科学界。近日，中国科学家联合瑞士研究团队，在植物根系微生物群落构建领域取得突破性进展。相关研究成果作为封面论文发表于国际顶级学术期刊《科学》，首次阐明了植物如何通过根系结构调控微生物空间分布的分子机制。
研究团队以植物幼苗为模型，运用荧光标记活体微生物技术与高分辨率显微成像技术，发现微生物在根系表面的分布呈现显著规律性。这种有序分布与根系内部特殊结构"凯氏带"的完整性密切相关。当侧根生长导致凯氏带出现断裂时，根系内部营养物质会通过这些"缺口"向外泄漏，其中谷氨酰胺等氨基酸的泄漏量最为突出。
实验证实，泄漏的谷氨酰胺对微生物具有强烈趋化作用。这种化学信号如同根系发出的"定位信号"，引导微生物向特定区域聚集。研究显示，当微生物丧失感知氨基酸的能力时，其空间定位能力显著下降，无法形成有序的聚居区。基于这一发现，科研人员成功绘制出微生物在根系表面的"定居图谱"，揭示了微生物群落构建的空间规律。
微生物的趋化行为是其适应环境的重要策略。本研究首次证实，植物通过调控根系结构完整性，主动影响微生物的趋化反应和繁殖行为。当侧根突破主根时造成的凯氏带断裂，成为调控微生物空间分布的关键节点。这种精准的化学信号释放机制，为理解植物-微生物互作提供了新的理论视角。
该成果不仅发现了凯氏带介导的新型根系分泌途径，更为农业领域带来重要启示。通过调控根系结构，可以实现有益微生物的定向富集，为构建健康的根际微生物群落提供技术支撑。这项研究为发展低碳农业奠定了理论基础，有助于在实现碳达峰、碳中和目标过程中推进农业绿色转型。
业内专家指出，该研究突破了传统认知，揭示了植物根系结构与微生物行为的动态关联。通过解析这种微观层面的互作机制，为开发新型农业生物技术开辟了新路径。特别是关于微生物趋化行为的分子调控发现，将推动精准农业和生态农业的技术创新。
