磷富集植物水蓼根际微生物群落驱动磷循环关键基因调控土壤磷活化机制

针对磷资源利用效率与环境污染的双重挑战，四川农业大学团队以磷富集植物水蓼（Polygonum hydropiper）为模型，通过三梯度磷处理实验，揭示其根际微生物群落结构、磷循环功能基因（如phnW、gcd）与土壤磷有效性及植物磷吸收的关联机制，为农业磷高效利用提供微生物调控新策略。

　　

磷是植物生长的必需元素，但土壤中磷的低利用率与过量施肥导致的污染问题长期困扰着农业生产。磷富集植物因其独特的磷吸收能力成为解决这一矛盾的关键，但其根际微生物如何驱动磷循环仍不明确。四川农业大学的研究团队以典型磷富集植物水蓼（Polygonum hydropiper）为研究对象，通过低磷（low-P）、常磷（normal-P）和高磷（high-P）三梯度盆栽实验，结合宏基因组与网络分析技术，揭示了根际微生物群落及其携带的磷循环功能基因对土壤磷活化的调控机制。相关成果发表于《Applied Soil Ecology》，为农业磷资源高效利用提供了微生物层面的理论依据。

研究采用高通量测序分析微生物群落结构，通过qPCR定量磷循环基因（如无机磷溶解基因gcd、有机磷矿化基因phnW等），并结合共现网络分析微生物互作关系。样本来源于中国四川磷矿区的野生水蓼种子，经实验室培育后开展控制实验。

植物和土壤材料
水蓼在高低磷条件下均表现良好生长，高磷处理下其生物量与磷积累量显著提升，根际有效磷（AP）浓度高于非根际土壤，证实其强磷活化能力。

水蓼的磷吸收与根际特性
高磷处理下水蓼地上部磷积累达89.28 mg plant^?1，根际总磷（TP）与AP浓度显著增加，表明根际微生物过程对磷活化的贡献。

土壤磷有效性与微生物群落的联合调控
根际显著富集Acidobacteria、Actinomycetota等细菌门及Ascomycota等真菌门，其互作网络复杂度高。phnW和gcd基因是预测根际AP浓度的关键因子，主要存在于Pseudomonadota和Actinomycetota等类群中，这些微生物与植物生物量及磷积累呈正相关。

结论
研究首次阐明水蓼根际通过富集特定微生物类群（如Pseudomonadota、Acidobacteria）及其携带的磷循环基因（phnW、gcd、phnA等），驱动无机磷溶解与有机磷矿化，进而提升土壤磷有效性并促进植物吸收。该发现为利用植物-微生物联合策略优化磷资源管理提供了科学依据，对缓解农业磷困境具有重要意义。