根际微生物组会影响植物根代谢物分泌 可促进周围土壤调整

近日，一个国际研究团队发现，植物的根际微生物组可以通过系统的根到根信号机制影响根的化学成分和根的分泌物。相关研究成果发表在近日的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。

根系周围直径约40毫米的土壤层被称为根际，是多种微生物(包括众多细菌、真菌和古菌)的所在地，被认为是世界上最复杂的生态系统之一。此前已知根可以分泌代谢产物，影响周围土壤特性。通过这种方式，植物不仅可以改变根周围的环境(塑造土壤的物理和化学特性)，还可以调节根际微生物(影响根微生物菌群的组成)并与之沟通。但目前为止，人们并不清楚微生物组是否或如何影响根系的分泌。

由以色列魏兹曼科学研究所伊丽莎·科伦布鲁姆博士领导的国际研究团队，在德国莱布尼兹植物遗传与作物植物研究所杰德热·希曼斯基博士的参与下，通过研究番茄根探索了这个问题，发现微生物组也可以系统地控制根系分泌。

研究团队进行了分根实验，即把每颗植物的一半根系培植于富含微生物的土壤中，而另一半则在无菌条件下培育，以此研究各种微生物群落对根系的影响，以及这些微生物导致另一半根系发生的系统性变化。希曼斯基博士跟踪研究了植物复杂的生化和基因信号网络，这些信号控制着微生物组与根之间的通信。结果发现，番茄植物的根际微生物组可以通过系统的根到根信号机制，直接影响根的化学成分和根的分泌物。例如，芽孢杆菌属的细菌可以利用这一过程触发整个根系中酰基糖的分泌。

研究人员将其称为“系统诱导的根代谢物分泌”(SIREM)。这一发现是揭开跨越植物根与微生物组之间复杂关系的第一步。据信SIREM在根际的根与微生物组相互作用中具有关键作用，但其意义和范围仍有待探索。此外，科学家认为微生物重新编程的系统性根分泌可能会促进土壤的调整。