作物基因型和微生物驱动的根际过程，决定了根际养分的有效性，进而影响作物的养分效率和作物生产力。作为粮、油、饲多功能的豆科作物，大豆不仅提供了蛋白、油分，还在农业生态系统维持和提高土壤肥力具有重要作用。然而大豆改善土壤的能力是否存在基因型上的差异，以及背后的遗传与根际微生态机制未被解析。
近日，国际知名期刊《高级研究杂志》Journal of Advanced Research在线发表了题为“Genotypically conserved core microbiota as an extended trait in rhizosphere nutrient regulation of soybean”（基因型保守的核心微生物群作为大豆根际养分调控的延伸性状）的研究论文。该研究利用大豆核心种质资源，系统解析了不同品系大豆根际养分状况及其微生物群落结构，明确了大豆基因型-核心微生物-根际养分周转三者之间的调控关系，证明了系统发育保守的核心微生物在根际养分周转中的关键作用，并探索了其在提高宿主大豆养分效率中的应用潜力，为大豆根系-微生物互作驱动的养分高效育种提供了新思路。
图1不同基因型大豆根际与非根际土壤养分状况分析
该研究通过分析核心种质中不同品系大豆的根际与根围土壤的养分状况，发现根际土壤养分的水平存在基因型上的差异（图1），进一步结合大豆核心种质资源的系统发育与根系相关的微生物群落结构，发现基因型显著调控了根际微生物群落和根际养分的有效性，可分别解释总变异的11.75%与2.07%，表明宿主基因型同时调控着根际微生物组成与养分周转效率。
图2大豆根系核心微生物群落鉴定及根际养分的关联分析
通过对大豆种质资源的根际核心微生物群分析，鉴定出29个系统发育保守的核心微生物（ASVs），其中大多数与根际养分有效性显著相关。值得注意的是，ASV13、ASV14和ASV12分别与根际土壤的碱解氮、有效磷和有机质呈显著正相关（图2）。随后，将这些核心微生物类群整合至一个以根瘤菌为核心的合成细菌群落中，进一步证实了系统发育保守的核心微生物能够驱动根际养分周转，进而提升宿主植物养分利用效率。
综上所述，本研究揭示了宿主基因型-核心微生物-根际养分特性的相互作用，明确了宿主基因协同系统发育保守的核心微生物对根际养分周转的调控机制（图3），深化了我们对根际核心微生物生态功能的理解，并为在可持续农业中挖掘和利用核心微生物提供了理论依据。
图3 大豆基因型-核心微生物群-根际养分周转调控示意图
永利集团88304官网在线登录根系生物学研究中心长期致力于作物养分高效利用的应用基础研究。毕业生王存虎博士为论文第一作者，廖红教授和钟永嘉教授为论文通讯作者。钟永嘉教授从事作物养分高效的根际微生态机制研究，在ISME Journal,Current Biology,Plant Cell,New Phyto,JIPB等杂志上发表多篇论文。该研究得到了国家重点研发计划（2021YFF1000500）的支持。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123225010252