近期，西北农林科技大学生命科学学院韦革宏教授团队在国际学术期刊Plant Cell & Environment 上发表了题为“Agricultural tillage practice and rhizosphere selection interactively drive the improvement of soybean plant biomass”的研究型论文。揭示了农业管理与植物选择交互作用下细菌驱动大豆生产力提升的促生机制。
农业集约化提高了农作物产量，但同时也出现了土壤质量退化、养分利用效率降低、温室气体排放增加和土壤微生物多样性减少等普遍问题。保护性有机耕作系统，如间作和轮作，可以减少对环境的不利影响，提高土壤中细菌和真菌等微生物的多样性和土壤肥力，以保持植物生产力。根际微生物是一个额外功能的贮存库，可以扩展植物适应各种环境条件和扰动的变化，在决定植物生产力方面起着关键作用。根分泌物含有多种信号和化学诱导剂，可特异性招募有益微生物富集于根际部位。一个关键的未知数是解析农业管理（M）和根际选择（R）交互作用对大豆农田土壤微生物群落、根系分泌代谢物和植物生产力之间关系的影响机制。
在该研究中，作者发现农业管理和根际选择（MxR）交互效应通过影响细菌多样性驱动大豆植物生物量的提升。相关性和网络分析表明根系分泌物招募了根际有益微生物至根际部位，进一步SEM扫描电镜技术证明从根际分离且是网络中的关键类群微生物能够定殖在大豆根表面并促进幼苗生长。此外，KEGG通路分析揭示了这些有益微生物的促生机制与Thiamine biosynthesis和Coenzyme A biosynthesis等代谢途径有关，并且AP和NH4+-N是这些有益微生物类群的主要驱动因子。该研究基于农业管理和植物选择效应的相互作用关系探究植物生产力的驱动策略有助于推动对植物整个发育阶段根系复杂互作机制的认知，为开发更可持续和更具生产力的农业生态系统提供了机会。
该研究中，西北农林科技大学生命科学学院博士生陈实为论文的第一作者，焦硕教授与韦革宏教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金联合基金（U21A2029）、国家重点研发计划（2021YFD1900500）和国家优秀青年科学基金（42122050）等项目共同资助。
论文链接如下：https://doi.org/10.1111/pce.14694
日期：2023-11-10
