植物与土壤微生物的共生关系一直是生态学领域的重要课题。近日，一项由中科院分子植物科学卓越创新中心与瑞士洛桑大学联合完成的研究，在国际顶级学术期刊《科学》发表封面论文，首次解析了植物根系如何通过特定机制调控微生物群落的空间分布。
研究团队以植物幼苗根系为模型，运用荧光标记活体微生物与高分辨率显微成像技术，发现微生物在根系表面的分布并非随机，而是呈现显著的空间规律性。这种分布模式与根系内部特有的"凯氏带"结构完整性密切相关。当侧根生长导致"凯氏带"出现缺口时，根系内部的氨基酸类物质会定向泄漏，其中谷氨酰胺的泄漏量最为突出。
微生物具有感知环境营养物质的特性，这种趋化行为是其适应环境的关键策略。实验证实，泄漏的谷氨酰胺能形成浓度梯度，像"信号灯"一样引导微生物定向迁移。当微生物丧失氨基酸感知能力时，其定位能力显著下降，无法形成有序的群落分布。研究团队据此绘制出首张根系微生物"定居图谱"，精确标注了微生物的聚集区域。
该发现揭示了植物通过物理结构调控化学信号，进而影响微生物群落构建的新机制。研究团队指出，这种调控方式为优化作物根际微生物群落提供了理论依据。通过定向调控根系分泌物的释放，可以实现有益微生物的精准富集，这对发展低碳农业具有重要价值。
业内专家评价，这项研究不仅阐明了植物根系与微生物互作的分子基础，更为农业生态系统管理开辟了新路径。通过模拟自然界的微生物招募机制，有望减少化学肥料使用，提升土壤固碳能力，助力农业绿色转型。
