近日，新植物学家杂志（New Phytologist）以“Listening to plant’s Esperanto via root exudates: reprogramming the functional expression of plant growth-promoting rhizobacteria”报道了沈其荣院士领衔的“土壤微生物与有机肥团队”张瑞福教授课题组植物通过调控根际微生物不同功能的时序表达满足自身不同阶段需求的研究成果。

根际微生物被称为植物的第二基因组，能在进化过程中与植物形成功能丰富的共生体（holobiont），对宿主植物的营养和健康发挥着重要的作用，对于推动我国化肥减施、农药减量，以及促进农业绿色发展具有重要意义。植物根据自身功能需求装配根际微生物组的招募理论（Cry for help）已经广为认可，但是相比于重头招募，植物有没有更高效的利用根际微生物满足自身不同功能需求的机制？

植物可以通过根系分泌物信号与根际微生物进行跨界交流，根际促生菌是栖息于植物根际的“常备军”，通常具有促生和生防等多种功能。植物面临不同的功能需求时，除了重头招募装配满足其功能需求的根际微生物，是否通过跨界信号交流调控“常备军”的不同功能表达来满足其功能需求？这种理论上更高效的机制是否存在仍然未知。  

该研究通过转录组测序结合高通量荧光定量qPCR检测发现黄瓜不同发育阶段根系分泌物对根际促生菌贝莱斯芽孢杆菌SQR9的促生和生防功能基因表达存在时序性，在植物生长的前期，根系分泌物促进SQR9生防相关基因的表达，而在植物生长的后期则促进SQR9促生相关基因的表达；利用其它作物（如玉米）和其他典型根际促生菌（如假单胞菌）验证也发现了相似的规律。本研究还高通量的鉴定了植物不同生长阶段调控根际促生菌不同功能基因表达的根系分泌物信号组分。

本研究提出了植物通过跨界信号交流调控根际微生物功能时序表达的新机制，是“根际微生物招募（Cry for help）”理论的拓展，也为开发调控微生物肥料功能的增效剂提供了研究思路和产品。

师资博士后冯海超博士（现为河南大学农学院青年英才）为论文第一作者，张瑞福教授、荀卫兵副教授为论文共同通讯作者，该研究同时得到国家自然科学基金、国家重点研发计划青年科学家项目资助。

文章链接：http://doi.org/10.1111/nph.19086