近期，西北農(nóng)林科技大學生命科學學院韋革宏教授團隊在國際學術期刊Plant Cell & Environment 上發(fā)表了題為“Agricultural tillage practice and rhizosphere selection interactively drive the improvement of soybean plant biomass”的研究型論文。揭示了農(nóng)業(yè)管理與植物選擇交互作用下細菌驅動大豆生產(chǎn)力提升的促生機制。

 

　　農(nóng)業(yè)集約化提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，但同時也出現(xiàn)了土壤質量退化、養(yǎng)分利用效率降低、溫室氣體排放增加和土壤微生物多樣性減少等普遍問題。保護性有機耕作系統(tǒng)，如間作和輪作，可以減少對環(huán)境的不利影響，提高土壤中細菌和真菌等微生物的多樣性和土壤肥力，以保持植物生產(chǎn)力。根際微生物是一個額外功能的貯存庫，可以擴展植物適應各種環(huán)境條件和擾動的變化，在決定植物生產(chǎn)力方面起著關鍵作用。根分泌物含有多種信號和化學誘導劑，可特異性招募有益微生物富集于根際部位。一個關鍵的未知數(shù)是解析農(nóng)業(yè)管理（M）和根際選擇（R）交互作用對大豆農(nóng)田土壤微生物群落、根系分泌代謝物和植物生產(chǎn)力之間關系的影響機制。

 

　　在該研究中，作者發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)管理和根際選擇（MxR）交互效應通過影響細菌多樣性驅動大豆植物生物量的提升。相關性和網(wǎng)絡分析表明根系分泌物招募了根際有益微生物至根際部位，進一步SEM掃描電鏡技術證明從根際分離且是網(wǎng)絡中的關鍵類群微生物能夠定殖在大豆根表面并促進幼苗生長。此外，KEGG通路分析揭示了這些有益微生物的促生機制與Thiamine biosynthesis和Coenzyme A biosynthesis等代謝途徑有關，并且AP和NH4+-N是這些有益微生物類群的主要驅動因子。該研究基于農(nóng)業(yè)管理和植物選擇效應的相互作用關系探究植物生產(chǎn)力的驅動策略有助于推動對植物整個發(fā)育階段根系復雜互作機制的認知，為開發(fā)更可持續(xù)和更具生產(chǎn)力的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)提供了機會。

 

　　該研究中，西北農(nóng)林科技大學生命科學學院博士生陳實為論文的第一作者，焦碩教授與韋革宏教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金聯(lián)合基金（U21A2029）、國家重點研發(fā)計劃（2021YFD1900500）和國家優(yōu)秀青年科學基金（42122050）等項目共同資助。

 

　　論文鏈接如下：https://doi.org/10.1111/pce.14694