為實現(xiàn)作物綠色增產(chǎn)提供突破口

北京大學白洋研究員、崖州灣國家實驗室/中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋院士、華南農(nóng)業(yè)大學儲成才教授、南方科技大學黃安誠研究員、中山大學腫瘤防治中心高嵩研究員帶領(lǐng)的五個科研團隊，結(jié)合微生物組學、分子生物學、生物化學及結(jié)構(gòu)生物學等技術(shù)，系統(tǒng)解析根際微生物組調(diào)控水稻分蘗的功能與機制。該研究不僅為根際微生物組與植物互作研究提供典型范例，更為將來實現(xiàn)作物綠色增產(chǎn)提供關(guān)鍵突破口。相關(guān)成果《根際微生物組調(diào)控水稻分蘗數(shù)量》日前發(fā)表于國際學術(shù)期刊《細胞》。

水稻的分蘗數(shù)直接關(guān)系水稻產(chǎn)量。在傳統(tǒng)認知中，分蘗形成主要受遺傳通路調(diào)控，但根際微生物群落在分蘗形成中的作用一直是科學界未解之謎。白洋說：“我們在兩個獨立地塊中收集了2000多份水稻樣品，對它們的根際微生物組和分蘗表型進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)根際微生物組與水稻分蘗數(shù)顯著相關(guān)，并在實驗室與田間體系挖掘到調(diào)控分蘗的關(guān)鍵菌株。”

在與水稻分蘗相關(guān)的細菌中，有一種名為Exiguobacterium R2567的細菌，它能分泌一種小分子物質(zhì)——cyclo。這個小分子就像一把鑰匙，能打開水稻體內(nèi)的開關(guān)OsD14。而OsD14控制著“獨角金內(nèi)酯”信號通路，這個通路直接影響水稻分蘗。“而當cyclo與OsD14結(jié)合后，就啟動了水稻‘獨腳金內(nèi)脂’信號通路，可實現(xiàn)對水稻分蘗生長的調(diào)節(jié)。這是國際上首次發(fā)現(xiàn)微生物來源的‘獨腳金內(nèi)酯’功能類似物，極大拓展了水稻分蘗調(diào)控的研究版圖。同時，該研究為挖掘微生物‘暗物質(zhì)’寶庫提供了成功案例。”白洋說。

“這項研究不依賴直接改變作物的遺傳背景，而是通過調(diào)控根際的微生物組來優(yōu)化作物在田間的生長表現(xiàn)。”白洋指出，“這意味著微生物組可以替代部分化肥農(nóng)藥，在降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中環(huán)境負擔的同時，進一步提升作物的健康度與產(chǎn)量。這為未來作物改良提供了全新思路，將打破以環(huán)境成本為代價的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，推動作物生產(chǎn)邁向更高的可持續(xù)發(fā)展水平。”

（光明日報 記者 晉浩天）

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