贵州大学联合团队在 FEMS Microbiol Rev (Q1/12.3) 发表重磅综述！植物分泌物驱动微生物组招募组装，赋能植物健康管理

植物 - 微生物组共生互作是调控植物健康与生产力的核心环节。为建立稳定共生关系，植物会分泌一系列特异性物质，介导土壤微生物群落的定向招募与有序组装。近年来，植物分泌物如何吸引有益微生物、调控微生物组并服务植物健康已取得重要进展，但植物分泌物介导微生物组招募组装的完整机制及其对植物健康的调控效应，一直缺乏系统性综述。近日，贵州大学联合多单位团队在FEMS Microbiology Reviews发表长篇综述，系统阐明植物分泌物、微生物组招募组装与植物健康之间的互作机制，为利用植物分泌物与有益微生物资源实现植物健康精准管理提供理论框架与实践指引。

可点击下方“阅读原文”获取原文内容通讯作者及单位Yang-Yang Gao and Ge-Fei Hao

State Key Laboratory of Green Pesticide; Key Laboratory of Green Pesticide and Agricultural Bioengineering, Ministry of Education, Center for Research and Development of Fine Chemicals of Guizhou University, Guiyang 550025, PR ChinaE-mails: yangyang_gao@foxmail.com; gefei_hao@foxmail.com

核心内容结果 1：植物分泌物的类型、分布与核心功能。植物分泌物涵盖氨基酸、糖类、有机酸、黄酮类、挥发性有机物、植物激素等多种成分，广泛分布于根、叶、花、茎、果实等器官，其中根分泌物是驱动根际微生物组动态的核心。分泌物通过四大途径介导微生物组招募与组装：一是作为碳源与营养底物，为微生物提供能量与生长基质；二是作为信号分子，定向吸引固氮菌、菌根真菌、假单胞菌等特定有益菌群；三是含抗菌成分，直接抑制病原菌，保护根际有益群落；四是调节土壤 pH、氧化还原等环境条件，为有益微生物创造适宜微生境。干旱、盐胁迫、极端温度等逆境会显著改变分泌物组成，进而定向招募耐逆微生物，提升植物抗逆能力。

结果 2：植物分泌物驱动微生物组招募组装的分子机制。植物分泌物通过多通路调控微生物感知、物种选择、多样性平衡、趋化运动与群落迁移，形成动态稳定的根际微生物组。• 调控微生物识别与免疫逃逸：通过掩盖微生物相关分子模式、抑制活性氧爆发、干扰 MAPK、SA/JA 信号通路等，帮助有益微生物规避宿主免疫识别，顺利定殖。• 平衡微生物物种选择与多样性：通过特异性信号招募目标菌群，借助群体感应调控微生物行为，利用生态位分化维持群落多样性，同时介导微生物间竞争与协作，避免单一菌群垄断。• 影响微生物趋化与运动：通过甲基趋化受体蛋白等通路，驱动细菌向根际高分泌物区域定向迁移，提升定殖效率；根分泌蔗糖、多糖等物质还可促进细菌鞭毛合成与生物膜形成。• 促进微生物群落迁移：引导细菌沿根系梯度迁移，跟随根系生长动态占据优势生态位，避开免疫激活区域，实现高效、稳定定殖。

结果 3：微生物组招募组装在植物健康管理中的应用成效。综述通过大量实证案例，证实分泌物 - 微生物组调控可显著提升植物健康水平：• 抑制病原菌侵染：通过招募放线菌等抗病菌群，“屏蔽” 病原菌定殖与扩散，降低土传病害发生，番茄 RIN 基因调控案例证实分泌物可定向组装抑病微生物组。• 提升作物生产力：根际微生物多样性与作物产量正相关，微生物菌剂可提升土壤速效氮磷、改善群落结构，使小麦、番茄等作物增产 15%–33%。• 增强植物抗逆性：盐、旱、低温、重金属、光胁迫等条件下，植物通过化感招募耐逆微生物，提升渗透调节、抗氧化、养分活化能力，显著缓解胁迫伤害。• 提高养分利用效率：通过解磷、解钾、固氮微生物协同作用，提升氮、磷、钾等养分活化与吸收效率，减少化肥依赖，实现可持续增产。

图解

图 1 植物分泌物介导微生物组招募组装的四种核心方式。A：植物分泌有机酸、氨基酸、糖类、甾醇等物质，吸引周围有益微生物定向定殖；B：豆科植物与根瘤菌共生全周期受信号调控，完成识别、侵染、根瘤形成与固氮分化；C：植物受病原菌胁迫时分泌抗菌物质（异黄酮、香豆素等），激活免疫、抑制病原菌；D：铁、磷胁迫下，植物分泌苹果酸、柠檬酸、草酸等富集有机碳，招募有益微生物并改良土壤理化性质。

图 2 植物根系与有益微生物互作及免疫逃逸定殖机制。A：微生物通过掩盖鞭毛、几丁质等相关分子模式，逃避植物受体识别；B：有益微生物调控 MAPK、CDPK 等免疫信号通路，影响防御基因表达与活性氧产生；C：非共生细菌定殖流程：趋化、附着根表、生物膜形成、内生入侵，伴随铁磷等资源竞争；D：细菌 / 真菌效应子干扰宿主信号通路，抑制免疫，促进根系定殖。

图 3 根际微生物组动态与植物健康调控。A：根际微生物组通过招募有益菌、资源竞争、抗菌物质、诱导免疫等途径提升植物抗病性；B：番茄 RIN 基因通过调控根系分泌物，组装更高多样性的根际微生物组，富集放线菌等抑病菌群，显著降低病害发生。

图 4 根际微生物多样性影响植物生产力。A：微生物多样性下降导致植物抗生物 / 非生物胁迫能力降低、产量下滑；高多样性则增强抗性、提升生产力；B：木霉菌、生物功能菌、PGPR 等微生物菌剂提升微生物多样性，抑制病害、改良土壤、增产提质。

图 5 植物化感作用招募微生物提升抗逆性。A：高粱、小麦、水稻、拟南芥等通过化感物质招募菌根真菌、固氮菌、抗病细菌，应对养分匮乏、干旱、盐害、病虫害；B：化感物质改变根际微生物组结构，富集固氮、抗病、耐逆功能菌群，强化植物整体抗逆水平。

图 6 微生物组协同提升植物养分利用效率。A：真菌、细菌等协同活化磷、氮等养分，提升植物吸收效率；B：丛枝菌根真菌显著促进植物磷吸收，改变土壤微生物组与磷循环功能基因表达，尤其提升难溶性磷利用效率。

展望

本综述系统证实，植物分泌物是驱动微生物组招募组装、调控植物健康的 “核心信使”，未来研究与应用可聚焦九大方向：深入解析分泌物调控微生物组组装的分子与免疫机制；揭示干旱、养分限制等逆境对分泌物组成与微生物动态的影响；优化土壤管理、轮作模式，维持微生物组长期稳定性；开发基于分泌物信号的高效微生物菌剂与生物肥料；降低微生物制剂生产成本，推动小规模农户普及应用；管控化感物质生态风险，避免对非靶标生物与生态系统的负面影响；培育高分泌物调控效率、高微生物组适配性的优质抗逆作物；建立分泌物 - 微生物组 - 植物健康精准调控技术体系；推动绿色农业转型，减少化肥农药投入，提升土壤健康与作物韧性。