福建农林大学许卫锋教授团队揭示土壤微生物促进根鞘建成的机理

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科研进展

根鞘是一种形成于植物根部，由根际土壤颗粒与根系分泌的粘液和根际微生物分泌的粘液及根毛间相互胶结、缠绕形成的适应性结构，能起到保水、提高养分利用率等作用，对植物耐干旱尤为重要。禾本科植物形成根鞘是一种普遍现象，根毛、微生物及根表黏液是植物根鞘建成的三大主要因素。然而，关于土壤微生物对根鞘建成的机制还需要进一步研究。

2023年9月19日，福建农林大学许卫锋团队/许飞云研究组在Nature Communications（《自然通讯》）上发表了题为“Auxin-producing bacteria promote barley rhizosheath formation”（“产生长素微生物促进大麦根鞘建成的机制”）的研究论文，剖析了土壤微生物促进大麦根鞘建成的机理，对促进作物高效利用土壤水分与养分具有重要的理论与实践价值。

该研究利用不同pH的土壤种植大麦，发现大麦在酸性土壤下的根鞘建成显著高于碱性土壤。为了进一步验证微生物的角色，研究者进行了根鞘土壤交叉接种实验，结果表明酸性土壤微生物能显著提高大麦根鞘建成。随后，通过根鞘微生物组的分析，研究者发现酸性土壤中的黄杆菌和类芽孢杆菌可能参与这一过程。进一步的宏基因组和宏转录组分析均表明，酸性土壤中的黄杆菌和类芽孢杆菌可能通过分泌生长素促进大麦根鞘建成。接着，通过菌株分离、细菌全基因组测序及同源重组的方法，研究者获得了黄杆菌及类芽孢杆菌的生长素合成突变体。通过接种实验，进一步验证了生长素在促进大麦根鞘建成过程中的作用。最后，田间试验也表明黄杆菌及类芽孢杆菌能通过根鞘建成提高大麦产量。以上结果为深入了解作物根鞘建成的调控机制提供了重要参考。

图1 土壤微生物促进大麦根鞘建成

福建农林大学资源与环境学院许飞云副教授、廖汉鹏副教授，菌草与生态学院杨金勇博士、张英娇博士，德国波恩大学于鹏教授为论文共同第一作者，福建农林大学菌草与生态学院许卫锋教授为论文通讯作者，香港浸会大学张建华教授等合作者也参与此研究工作。该研究工作得到了国家重点研发计划（2019YFD1900705、2017YFE0118100）、国家自然科学基金（31761130073、31872169、31901428）及中国博士后科学基金（2020M671920）等项目的资助。

原文链接 ↓

https://doi.org/10.1038/s41467-023-40916-4

(环境生态网)

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