近日，中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所馮健研究員應(yīng)邀在Plant, Cell & Environment期刊發(fā)表題為Harnessing Root-Associated Microbiomes to Enhance Plant Resilience Under Salinity Stress的觀點(diǎn)論文，系統(tǒng)闡述了通過(guò)調(diào)控根際微生物組提升苜蓿等植物耐鹽能力的理論框架與技術(shù)路徑。馮健研究員為本論文的唯一作者。

論文指出，為了應(yīng)對(duì)鹽堿地改良這一重大農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)，盡管通過(guò)選育耐鹽品種、利用基因工程增強(qiáng)作物抗鹽能力，以及實(shí)施土壤改良等措施已取得了一定進(jìn)展。但整體提升幅度仍然有限，且在多變復(fù)雜的田間環(huán)境中往往難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定且可持續(xù)的效果。相比之下，植物根際微生物組作為植物與土壤間的“功能橋梁”，在鹽脅迫響應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵調(diào)控作用。在鹽脅迫條件下，苜蓿會(huì)改變根系分泌物的組成，進(jìn)而重塑微生物群落結(jié)構(gòu)，選擇性富集有助于緩解鹽害的有益菌群。

論文進(jìn)一步總結(jié)了三類關(guān)鍵微生物在植物耐鹽調(diào)控中的作用：耐鹽固氮細(xì)菌(nitrogen-fixing bacteria)通過(guò)增強(qiáng)胞外多糖產(chǎn)生等機(jī)制維持植物的結(jié)瘤固氮能力；叢枝菌根真菌(AMF)通過(guò)促進(jìn)磷吸收和改善水分利用提高植株資源獲取效率；促生細(xì)菌(PGPB)則通過(guò)合成生長(zhǎng)素、溶磷及降低乙烯脅迫等方式增強(qiáng)植物環(huán)境韌性。研究表明，將耐鹽固氮細(xì)菌與AMF或其他促生菌整合構(gòu)建“合成微生物群落(SynCom)”并進(jìn)行定向接種，有望實(shí)現(xiàn)多功能協(xié)同增效。在此基礎(chǔ)上，作者提出“微生物組賦能”的三大戰(zhàn)略方向，即解析鹽脅迫條件下植物驅(qū)動(dòng)微生物組組裝的分子機(jī)制，構(gòu)建功能互補(bǔ)且穩(wěn)定共存的合成微生物群落體系，以及在作物育種中引入“微生物響應(yīng)性”性狀，從而培育更善于利用有益微生物資源的新型品種。論文指出，利用微生物組促進(jìn)作物耐鹽增產(chǎn)仍面臨菌株穩(wěn)定性、田間一致性和機(jī)制解析等挑戰(zhàn)，但隨著多組學(xué)技術(shù)與合成生物學(xué)的發(fā)展，這一方向有望成為鹽堿地農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要突破口。

有益根際微生物組在鹽脅迫條件下促進(jìn)植物生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收