植物根系與土壤微生物的共生關系一直是生命科學領域的未解之謎。中國科學院分子植物科學卓越創新中心與瑞士洛桑大學聯合研究團隊，近日在國際頂級期刊《科學》發表封面研究，首次揭示了植物根系如何通過特定機制調控微生物空間分布的分子原理。

研究團隊以擬南芥幼苗為模型，運用熒光標記活體微生物與超分辨顯微成像技術，發現微生物在根系表面的分布并非隨機，而是呈現明顯的空間規律性。這種有序分布與植物根系的"凱氏帶"結構完整性密切相關——當側根突破主根時，會在"凱氏帶"形成營養泄漏通道，導致特定氨基酸大量釋放。

實驗數據顯示，泄漏的氨基酸中谷氨酰胺占比最高，其濃度梯度構成微生物的"化學導航信號"。微生物通過趨化作用感知這些信號分子，定向遷移至營養物質富集區域，形成特定聚居區。研究證實，喪失氨基酸感知能力的突變體微生物，在根系表面的分布模式發生顯著紊亂。

該發現顛覆了傳統認知中根系微生物分布的隨機性假設。研究團隊通過解析谷氨酰胺泄漏的空間特征，成功繪制出微生物在根系表面的"定居圖譜"，揭示了植物調控根際微生物組裝的分子機制。這種精準調控能力為農業生物技術開辟了新路徑。

業內專家指出，這項突破性成果不僅闡明了植物通過結構屏障調控根際營養釋放的新途徑，更為開發靶向微生物群落調控技術提供了理論依據。通過優化根系營養泄漏模式，可實現有益微生物的定向富集，這對構建低碳農業體系、提升土壤碳匯能力具有重要應用價值。