中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员周峰团队与瑞士洛桑大学科研团队合作，首次精准揭示了植物根系引导微生物在其表面“安家”的奥秘，并绘制出根系微生物的“定居地图”，破译了控制根系与微生物互动的分子“密码”。该研究不仅为微生物肥料开发提供了新靶点，也为发展“固碳增汇”型绿色农业提供了理论依据和技术路径。相关研究成果日前发表在国际学术期刊《科学》上。

植物的生长离不开土壤环境，土壤中除了有植物生长所需的营养物质，还生活着大量微生物。这些微生物附着在植物根系表面，帮助植物吸收营养、抵抗逆境。

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，发现微生物在根系表面的“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。“凯氏带通过疏水性的木质素沉积，有效阻隔根系内、外层细胞间水分、矿物质或有害物质的运输。”周峰解释，它像一道“智能闸门”，可防止根系内部营养物质随意泄漏，从而维持根系微生物群的健康平衡。当凯氏带出现缺口时，会造成根系内部的营养物质向外泄漏，且缺口越大，微生物“定居”数量就越多。

随后，研究团队发现，泄漏物质的主要成分是氨基酸，尤其是一种名为谷氨酰胺的氨基酸分子泄漏量最多。微生物对有益营养物质表现出很强的趋向性，谷氨酰胺泄漏影响了微生物的“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。摸清这些“定居点”的位置，研究人员便可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通过局部氨基酸释放调控根系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的思路。”中国工程院院士万建民说。

（原载于《科技日报》 2025-12-03 06版）