华南农业大学副院长入选国家级青年人才、在植物学一区Top期刊再获研究进展,大豆根系信号招募根瘤菌助力玉米生长

近日，华南农业大学资源环境学院根系生物学研究中心田江研究员课题组在国际权威期刊《Plant, Cell & Environment》（中科院一区Top期刊）上发表了一项重要研究成果，题为“Flavonoid-mediated recruitment of Bradyrhizobium enhances maize root development and nutrient acquisition in maize–soybean intercropping systems”。该研究系统揭示了类黄酮介导慢生根瘤菌跨物种招募并促进玉米根系生长与养分吸收的全新机制，为理解间作体系中植物-微生物互作提供了关键理论支撑。

豆科与禾本科作物间作长期以来被视为一种高效利用资源、提升产量的可持续栽培模式，其中大豆与玉米间作已被广泛证实能显著增强玉米对氮、磷等矿质养分的吸收能力。然而，豆科植物如何通过根系分泌物精准招募特定功能微生物，并进一步影响邻近非豆科作物的生长发育，这一过程背后的分子与生态机制一直缺乏清晰解释。针对这一科学问题，研究团队综合运用盆栽间作实验、根际微生物群落解析、慢生根瘤菌分离与回接验证以及转录组测序等多种技术手段，深入探索了大豆-玉米间作体系中的根际互作网络。

研究发现，在间作条件下，大豆根系分泌的类黄酮作为关键信号分子，能够有效吸引传统上被认为仅与豆科植物共生的慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）向玉米根际迁移，并在两种作物根系交汇区域显著富集。令人意外的是，这些原本专性共生的细菌在玉米根际不仅成功定殖，还能通过调控玉米根系内源类黄酮代谢通路，协同激活多个与养分转运相关的基因表达，从而显著促进玉米根系发育和磷素吸收效率。这一发现首次从分子调控与微生物生态学双重角度阐明了慢生根瘤菌在非共生宿主——玉米中的促生新功能，突破了人们对根瘤菌宿主特异性的传统认知。

该研究不仅揭示了根系分泌物驱动有益微生物实现跨物种功能传递的新机制，也为未来通过定向调控根际微生物群落来提升间作系统养分利用效率、推动绿色农业发展提供了重要的理论依据和技术路径。

论文共同第一作者为华南农业大学根系生物学研究中心已出站博士后张兵兵（现就职于中国热带农业科学院椰子研究所）以及在读硕士研究生郑桂填和江华东，田江研究员为通讯作者。