AHL介导的根际微生物-酶-养分级联效应对木麻黄连作衰退的调控机制

为解决木麻黄(Casuarina equisetifolia)连作导致的生长衰退问题，福建农林大学团队通过HPLC-MS/MS技术解析根际土壤中酰基高丝氨酸内酯(AHL)的累积规律，发现C4-HSL促进生长而3-oxo-C10/12/14 -HSL抑制生长的双重效应，揭示AHL通过调控微生物群落-土壤酶活性-养分有效性的级联通路影响林木生长，为连作障碍治理提供新靶点。

　　

海岸防护林建设的明星树种木麻黄，正面临连作导致的"生长魔咒"。这种原产大洋洲的常绿乔木凭借抗逆性强、生长迅速等优势，成为我国东南沿海防护林的主力军，种植面积已达16万公顷。然而调查显示，第二代木麻黄林分的树高、胸径和蓄积量较第一代下降最高达29%，且随连作代数增加衰退加剧。这一现象严重威胁我国海岸带生态安全，但背后的机制始终成谜。

福建农林大学的研究团队将目光投向了根际微生态系统中神秘的"细菌语言"——酰基高丝氨酸内酯(AHL)。这类由革兰氏阴性菌分泌的群体感应(QS)信号分子，犹如微生物界的"化学微信"，能协调种群行为并影响植物生长。研究团队在福建惠安赤湖国有防护林场，采集了不同连作代次的木麻黄根际土壤，运用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)技术精确定量AHL含量，并通过外源添加实验验证关键AHL的功能。

AHL含量变化规律
研究发现，随着连作代数增加，根际土壤总AHL含量从第一代的1.76 ng/g升至第三代的3.65 ng/g。其中C4-HSL、3-oxo-C₁₀
-HSL、3-oxo-C₁₂
-HSL和3-oxo-C₁₄
-HSL被鉴定为关键效应分子，呈现差异化变化趋势。

AHL对植物的双重调控
外源实验揭示出AHL的"阴阳平衡"效应：C4-HSL浓度提升可使木麻黄苗高和根长显著增加，而3-oxo-C_10/12/14
-HSL则表现出明显抑制作用。这种拮抗作用为解释连作衰退提供了分子基础。

微生物群落的"多米诺效应"
所有关键AHL均能促进土壤真菌和放线菌增殖，但对细菌的影响存在分化。3-oxo-C₁₂
-HSL和3-oxo-C₁₄
-HSL显著降低细菌数量，引发"微生物失衡"。这种变化进一步触发土壤酶活性连锁反应：脲酶和蛋白酶活性受抑制，而酸性磷酸酶和纤维素酶活性增强，最终导致速效氮钾含量下降、磷含量升高的养分失衡格局。

级联调控通路的验证
交互效应分析描绘出清晰的因果链条：关键AHL→微生物丰度(正调控0.979
)→土壤酶活性(正相关0.997
)→速效养分(负相关-0.995
)→林木生长(正相关0.970
)。这表明连作障碍本质上是AHL重编程引发的根际微生态失调综合征。

这项发表于《Rhizosphere》的研究，首次解析了AHL介导的"微生物-酶-养分"级联调控网络在木麻黄连作衰退中的作用。不仅为海岸防护林可持续经营提供了理论依据，更开创了通过AHL信号分子定向调控林木生长的精准治理新思路。研究揭示的3-oxo-C_10/12/14
-HSL可作为连作障碍早期诊断的生物标记物，而C4-HSL的促生效应则展现出生物肥料开发的潜力。这些发现对解决全球人工林连作问题具有普适性启示，为生态脆弱区植被恢复提供了微生物组调控的新范式。