植物根系與土壤微生物的互動機制長期困擾著科學界。近日，中國科學家聯合瑞士研究團隊，在植物根系微生物群落構建領域取得突破性進展。相關研究成果作為封面論文發表于國際頂級學術期刊《科學》，首次闡明了植物如何通過根系結構調控微生物空間分布的分子機制。

研究團隊以植物幼苗為模型，運用熒光標記活體微生物技術與高分辨率顯微成像技術，發現微生物在根系表面的分布呈現顯著規律性。這種有序分布與根系內部特殊結構"凱氏帶"的完整性密切相關。當側根生長導致凱氏帶出現斷裂時，根系內部營養物質會通過這些"缺口"向外泄漏，其中谷氨酰胺等氨基酸的泄漏量最為突出。

實驗證實，泄漏的谷氨酰胺對微生物具有強烈趨化作用。這種化學信號如同根系發出的"定位信號"，引導微生物向特定區域聚集。研究顯示，當微生物喪失感知氨基酸的能力時，其空間定位能力顯著下降，無法形成有序的聚居區。基于這一發現，科研人員成功繪制出微生物在根系表面的"定居圖譜"，揭示了微生物群落構建的空間規律。

微生物的趨化行為是其適應環境的重要策略。本研究首次證實，植物通過調控根系結構完整性，主動影響微生物的趨化反應和繁殖行為。當側根突破主根時造成的凱氏帶斷裂，成為調控微生物空間分布的關鍵節點。這種精準的化學信號釋放機制，為理解植物-微生物互作提供了新的理論視角。

該成果不僅發現了凱氏帶介導的新型根系分泌途徑，更為農業領域帶來重要啟示。通過調控根系結構，可以實現有益微生物的定向富集，為構建健康的根際微生物群落提供技術支撐。這項研究為發展低碳農業奠定了理論基礎，有助于在實現碳達峰、碳中和目標過程中推進農業綠色轉型。

業內專家指出，該研究突破了傳統認知，揭示了植物根系結構與微生物行為的動態關聯。通過解析這種微觀層面的互作機制，為開發新型農業生物技術開辟了新路徑。特別是關于微生物趨化行為的分子調控發現，將推動精準農業和生態農業的技術創新。