近日，山东农业大学生命科学学院李祥教授/高峥教授团队联合在《Journal of Advanced Research》上发表了题为“Root exudate-mediated nutrient exchange in the rhizosphere: multi-element networks, dynamic regulation, and implications for sustainable agriculture”的综述论文，系统解析了根系分泌物介导的植物-微生物根际养分交换核心机制，构建了全新的整合研究框架，为农业绿色可持续发展提供了重要理论支撑与可行技术路径。
传统根际养分研究多聚焦单一元素，存在研究视角局限的问题。本论文立足植物-微生物互作核心领域，突破传统研究范式，创新性构建了“多元素协同—动态调控—适应性进化”的根际养分交换整合研究框架，从全新视角系统阐释了根际养分交换的网络特征与调控规律，明确了根系分泌物在根际养分交换中的核心地位，其既是植物与微生物跨界交流的“化学语言”，也是介导根际碳-养分互作的“代谢货币”，其碳量占植物净光合产物的21%。植物可通过主动调控根系分泌物组成，精准招募固氮菌、解磷菌等功能微生物，构建起 “碳供给-养分活化”的互利反馈循环，实现根际养分的高效活化与利用。同时，总结了根际多元素养分交换的协同互作规律，发现氮、磷等宏量元素与铁、锌等微量元素的根际交换并非独立进行，而是以微生物代谢冗余为纽带，以OsPHR2等信号枢纽为调控核心，形成了各元素相互关联、协同调控的紧密跨界互作网络，打破了单一元素养分交换的传统研究认知。此外，还阐明了根际养分交换策略的动态适配特性，植物可根据自身生长阶段、土壤基础环境，以及干旱、盐渍等非生物胁迫条件，灵活调整根系分泌物组分，定向招募功能或抗逆微生物，形成完整的应激调控闭环，保障不同条件下的养分获取与生长发育。
基于上述核心分子机制与生态调控规律，团队进一步提出了信号分子导向微生物富集、功能菌群工程、碳源优化种植体系三项适配可持续农业发展的关键策略，为农业生产中化肥减施增效、低肥力土壤生产力提升解决了核心理论问题，提供了可落地的技术路径，对推动农业向绿色、可持续方向发展具有重要的实践指导意义。
山东农业大学2025级博士研究生何世东与2024级硕士研究生傅良帅、石永洋为本文共同第一作者，李祥教授和高峥教授为论文的通讯作者。生科院张数鑫教授、史文宠副教授为本论文提供了指导。该研究得到了新疆技术开发项目，山东省重点研发项目，以及山东农业大学“一流学科”建设项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2025.114143
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