大麦根毛与丛枝菌根共生体对磷源利用的权衡机制：根际细菌功能分化的驱动作用

本研究针对植物如何权衡根毛与丛枝菌根(AM)真菌共生体在磷(P)吸收中的策略这一关键问题，通过三因素实验设计（大麦根毛突变体/野生型、AM接种±、无机磷添加±），结合13C-DNA稳定同位素示踪与16S rRNA测序技术，揭示AM共生体通过招募矿化有机磷(Po)的细菌群落，而根毛主导无机磷(Pi)吸收的功能分化机制，为作物磷高效利用提供了微生物组调控新视角。

　　

磷是植物生长的第二大必需营养元素，但在土壤中常因固定作用或有机形态存在而难以被直接吸收。面对这一挑战，植物进化出根毛延伸和丛枝菌根(AM)真菌共生两种策略，但两者均需消耗碳源，如何动态权衡成为关键科学问题。中国农业大学等机构的研究人员以典型作物大麦为模型，通过野生型与根毛缺失突变体(brb)对比，结合AM真菌接种与无机磷添加实验，首次揭示了根际细菌功能分化是驱动植物磷源利用策略选择的核心机制。相关成果发表于《Soil Biology and Biochemistry》。

研究采用¹³C-DNA稳定同位素标记(SIP)追踪根际活性微生物，16S rRNA高通量测序解析群落结构，辅以液相色谱测定根系分泌物。实验土壤添加植酸钙模拟有机磷环境，通过测定碱性磷酸酶活性、菌根定殖率(HLD)等指标建立表型-微生物组关联。

【Interaction between the AM fungus and the root hairs】
研究发现：无机磷添加使野生型大麦根毛长度从>500μm降至<100μm，AM定殖率降低60%；而根毛缺失突变体在低磷条件下依赖AM真菌招募的细菌群落，其碱性磷酸酶活性提升2倍，表明AM通过微生物驱动有机磷矿化。

【Discussion】
结论显示：大麦通过负反馈调节实现策略选择——低磷高有机磷时优先激活AM共生途径，高无机磷时转向根毛主导吸收。这种功能分化源于根系分泌物差异：AM诱导的细菌群落富集Po水解基因，而根毛分泌的柠檬酸等羧酸盐直接活化Pi库。

该研究创新性揭示了植物-微生物互作在磷营养权衡中的核心作用，为设计微生物组辅助的精准施肥策略提供了理论依据。特别指出AM真菌与根毛并非简单竞争关系，而是通过塑造特异微生物功能实现生态位互补，这一发现对可持续农业中作物-微生物联合育种具有重要指导价值。