综述：植物根系与土壤微生物组的秘密对话：塑造植物生长发育的隐藏力量

这篇综述系统阐述了（rhizosphere）根际生态系统中植物根系通过（root exudates）根系分泌物与（PGPR）植物促生菌群、（AMF）丛枝菌根真菌等微生物的化学对话机制，揭示了（LMWCs/HMWCs）小分子/大分子化合物在（nutrient cycling）营养循环和（biotic/abiotic stress）生物/非生物胁迫响应中的核心作用，为减少合成肥料依赖的可持续农业提供了理论依据。

　　

植物-根系分泌及其在根际中的作用

植物根系分泌是一个精密调控的过程，通过（Munch压力流假说）驱动的碳分配机制，将光合产物从源组织运输到根际。根系分泌物包含糖类、氨基酸和（flavonoids）黄酮类等次生代谢物，这些化合物既作为微生物的能量来源，又作为化学信号分子塑造微生物群落结构。

高分子量化合物的运输

除小分子化合物（LMWCs）外，多糖和蛋白质等大分子化合物（HMWCs）通过依赖ATP水解的主动运输机制释放到根际。这些物质通过质膜转运蛋白输出，经质外体和细胞壁间隙扩散至土壤，为微生物定植创造有利环境。

化学信号对土壤微生物群落的影响

（Rhizodeposition）根际沉积过程显著改变根际的理化性质。例如（strigolactones）独脚金内酯可吸引（AMF）孢子萌发，而（salicylic acid）水杨酸能抑制病原菌增殖。这种化学对话具有物种特异性，如豆科植物分泌的（flavonoids）可激活（Rhizobia）根瘤菌的结瘤基因。

宿主对微生物群落的调控

植物通过发育阶段和环境胁迫动态调整分泌物组成。干旱条件下，根系会增加（osmolytes）渗透调节物质的分泌，从而富集具有（ACC deaminase）ACC脱氨酶活性的菌株，这类微生物能分解胁迫激素（ethylene）乙烯前体，缓解植物应激反应。

根际效应

种子萌发时形成的根际微域表现出显著的微生物富集现象，其细菌密度可达非根际土壤的10²-10⁴倍。这种"热点效应"主要由根系释放的（mucilage）黏液层和（border cells）边缘细胞驱动。

内共生微生物与植物营养

（Nitrogen-fixing bacteria）固氮菌通过形成类菌体将N₂转化为铵态氮，而（AMF）通过根外菌丝将磷吸收效率提升3-5倍。最新的研究发现，某些（endophytes）内生菌还能协助植物获取铁元素，通过分泌（siderophores）铁载体螯合土壤中的Fe³⁺。

根系微生物缓解非生物胁迫

在盐胁迫下，（PGPR）通过调控（SOS pathway）SOS通路增强植物离子稳态；干旱条件下，产（exopolysaccharides）胞外多糖的菌株能改善根际土壤团聚体结构，使保水能力提升20%-30%。

根系微生物组的生物防治功能

（ISR）系统抗性诱导是微生物介导的重要防御机制。例如（Bacillus subtilis）枯草芽孢杆菌产生的（lipopeptides）脂肽类物质可直接抑制（Fusarium）镰刀菌生长，同时激活植物（JA）茉莉酸防御通路。

结论与展望

理解根际对话机制对开发微生物肥料和减少（synthetic inputs）合成投入品至关重要。未来研究应聚焦于：（1）利用（multi-omics）多组学技术解析关键代谢通路；（2）设计根系分泌物导向的微生物群落调控策略；（3）建立基于（microbiome engineering）微生物组工程的智能农业体系。