研究核心发现 - 首次精准揭示植物根系引导微生物在其表面有规律空间分布的奥秘，绘制出根系微生物的“定居地图”[1][3] - 发现根系凯氏带结构出现“缺口”时，会造成根系内部的氨基酸等营养物质向外泄漏，其中以谷氨酰胺分子为主[3] - 微生物能感知营养物质并产生“趋化作用”，根部泄漏的谷氨酰胺能吸引微生物趋化，显著调控其繁殖行为[3] - 凯氏带屏障通过打开缺口来“招募”共生菌，以促进植物生长，并防止营养物质随意泄漏以控制病原微生物过量繁殖，维持根际微生物群健康平衡[3][4] 研究应用意义 - 研究提示可通过设计氨基酸类微生物肥料，精准引导有益菌群定植，显著提高作物养分吸收效率和抗逆能力[5] 研究合作与背景 - 研究由中国科学院分子植物科学卓越创新中心周峰研究团队与瑞士洛桑大学科研人员合作完成，论文作为封面文章发表于《科学》期刊[1][8] - 研究始于周峰在瑞士洛桑大学尼科·格尔德纳教授实验室进行博士后研究时获得的初步发现，突破性发现得益于两国实验室的紧密协作[8] - 研究从2020年启动，历时5年拍摄了几千张照片，首次在微观细胞学水平阐明植物营养物质如何驱动根系微生物空间定植[7][8]

研究核心发现 - 首次精准揭示植物根系引导微生物在根系表面规律性“安家”的机制，并绘制出根系微生物的“定居地图” [1] - 研究成果于10月3日发表于国际顶级学术期刊《科学》杂志 [1] 微生物定居机制 - 微生物在根系的“定居”呈现有规律的空间分布，与根系内部凯氏带屏障的完整性密切相关 [6] - 凯氏带作为“智能闸门”，通过稳定根系内部营养物质防止泄漏，以维持根际微生物群健康平衡 [6] - 凯氏带屏障出现“缺口”会导致根系内部营养物质向外泄漏，且缺口越大微生物定植越多 [6] - 泄漏物质的主要成分是氨基酸，其中谷氨酰胺的泄漏量最多 [6] 微生物行为与调控 - 谷氨酰胺泄漏影响微生物的“趋化”和“定居”行为活动 [8] - 侧根从主根长出时会造成凯氏带屏障出现“缺口”，导致谷氨酰胺局部泄漏，如同根系定点发出的“信号弹”吸引微生物聚集 [8] - 微生物若丧失感知氨基酸的“嗅觉”能力，则无法准确找到“定居点” [8] 应用前景与行业影响 - 该研究为农业可持续发展提供了全新思路，未来或可通过设计氨基酸类微生物肥料精准引导有益菌群定植 [8] - 该应用有望提高作物养分吸收效率和抗逆能力，为绿色农业和土壤碳汇提供新的解决方案 [8]