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专业配资开户从科研人员展示的图片来看

众所周知，根系是植物的“基石”和“大脑”。老祖宗为我们留下了“根深叶茂”“本固枝荣”等成语，点出了根系的重要性。健康的根系直接决定农作物的产量与抗性，并对土壤碳汇功能有重要影响。

科研人员愈发认识到，根际微生物是地球生命活动的重要组成部分。然而，无论是离子组、代谢组、宏基因组等当下根系与微生物互作的研究方法都存在局限。

北京时间今天（10月3日）凌晨，中国科学院分子植物科学卓越创新中心、植物高效碳汇重点实验室（中国科学院）周峰团队，联合瑞士洛桑大学的科研人员，在国际顶尖学术期刊《科学》（Science）上发表封面论文，首次精准揭示了植物根系如何引导微生物在其表面“安家”的奥秘，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”。

文章封面图

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。

从科研人员展示的图片来看，凯氏带是类似长方形的连片、带状结构。“当凯氏带结构出现‘缺口’时，会造成根系内部的营养物质向外泄漏。”周峰研究员告诉新民晚报记者，“从这些‘缺口’中泄漏出的主要营养物质是氨基酸，尤其是一种叫谷氨酰胺的氨基酸分子泄漏量最多。”

微生物能感知环境中的营养物质，并朝着自己“喜欢”的方向移动——这种现象被称作微生物的“趋化作用”。在此项研究中，根部泄漏的谷氨酰胺对微生物具有明显的趋化性，能够显著调控微生物的趋化、繁殖等行为活动。

“我们原本认为，会不会微生物和人一样，因为甜食——糖，而产生趋化作用，可后来通过质谱检测方法才发现，是谷氨酰胺驱使微生物向其移动。”周峰补充说，“根系内部的维管组织中有常见的20种氨基酸，可只有含量最大的谷氨酰胺才能吸引微生物，这让我们觉得非常神奇。”

研究还发现，侧根是根系结构的重要组成部分，当侧根从主根生长出时，造成凯氏带屏障出现“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”。当微生物识别到这些信号后，会自发地趋向于此，引导它们在根系表面形成有规律的“聚居区”。倘若微生物自身丧失感知氨基酸的能力，则容易“迷失方向”，无法准确找到“定居点”。因此，根据这些“聚居区”位置，研究人员便准确绘制出根系微生物的“定居地图”。

土壤中微生物种类繁多，既包括有益微生物，也存在少量病原微生物。是否微生物“定居”得越多，根系就越健康呢？研究显示，有益微生物即使大量“定居”，也不会损害根系，且在局部形成高密度定植时，能够显著促进根系的生长发育和养分吸收。然而，若是病原微生物大量繁殖，则会严重危害根系及植株的整体健康。这一现象突显了凯氏带作为一道“双向守门员”的关键作用：通过稳定根系内部的营养物质，防止随意泄漏，从而维持根际微生物群的健康平衡。

根系局部释放的谷氨酰胺调控根系微生物的空间定植模式