根際微生物能在進(jìn)化過程中與植物形成功能豐富的共生體（holobiont），對(duì)宿主植物的營(yíng)養(yǎng)和健康發(fā)揮著重要的作用，被稱為植物的第二基因組。微生物、宿主植物和根際環(huán)境之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用對(duì)精準(zhǔn)調(diào)控植物與根際微生物組的關(guān)系提出了極大的挑戰(zhàn)。當(dāng)前根際微生物的利用方式主要是分離優(yōu)異菌種開發(fā)微生物肥料或微生物農(nóng)藥等生物制品，然而如何從整體層面上充分利用整個(gè)根際微生物組？如何從外源施用益生菌轉(zhuǎn)變到原位發(fā)揮根際微生物組的內(nèi)在功能？如何促進(jìn)根際微生物對(duì)作物的“被動(dòng)服務(wù)”向根際的“主動(dòng)服務(wù)”轉(zhuǎn)變？目前沒有提出明確的思路和策略。

絕大部分根際微生物都是來源于土壤，因此過去認(rèn)為根際微生物組整體上受土壤環(huán)境因素驅(qū)動(dòng)，然而近年來隨著根際微生物組研究的突破性進(jìn)展，越來越多的研究表明部分根際微生物的裝配是植物遺傳性狀。近日，國(guó)際著名期刊《新植物學(xué)家》（New Phytologist）在線發(fā)表了沈其榮院士團(tuán)隊(duì)張瑞福教授課題組與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所合作的觀點(diǎn)綜述（Viewpoint）“Dissection of rhizosphere microbiome and exploiting strategies for sustainable agriculture”，該觀點(diǎn)綜述以分類利用為導(dǎo)向，根據(jù)裝配的主要驅(qū)動(dòng)因素將根際微生物組分為由土壤性質(zhì)決定的根際可變微生物組（environment-dominated variable microbiome）和由植物基因決定的根際可遺傳微生物組（plant genetic-dominated heritable microbiome）（圖1）。

圖1 根際微生物組分類

該綜述對(duì)已有發(fā)表數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，初步估算了兩類微生物組在主要作物根際的比例，發(fā)現(xiàn)根際微生物組中絕大部分類群（高于96.5%）是由土壤性質(zhì)決定的，提出可以通過合理的土壤管理措施精準(zhǔn)調(diào)控根際可變微生物組結(jié)構(gòu)和功能以支撐農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。根際微生物中可遺傳部分占比很?。ǖ陀?3.5%），但發(fā)揮著對(duì)植物的重要特異性功能（比如養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和脅迫耐受等），可通過育種手段利用這些根際微生物的功能，通過鑒定控制根際可遺傳微生物的作物基因，培育“根際微生物組協(xié)同”（rhizosphere microbiome-assisted crop breeding）的作物新品種，“一勞永逸”的利用這類根際微生物（圖2）。綜述還對(duì)兩種根際微生物組的利用策略目前存在的挑戰(zhàn)和未來研究重點(diǎn)進(jìn)展了分析展望，本文將對(duì)充分利用根際微生物組促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供理論指導(dǎo)和路徑選擇。

圖2 根際微生物組分類應(yīng)用策略

學(xué)院荀衛(wèi)兵副教授和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所劉云鵬研究員為論文共同第一作者，張瑞福教授為論文通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

全文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.19697