水稻品种混种中化学与微生物介导的 kinship 策略及其增产机制解析

本研究针对水稻品种混种中 kinship 响应机制不清的问题，通过田间与对照实验，揭示 (–)-loliolide 信号和土壤微生物以 kinship 依赖方式介导根系行为、生物量分配和开花时间调控，显著提升产量，为作物群体互作和增产策略提供新视角。

　　

研究表明，遗传亲缘关系较近的水稻品种混种能够提高产量。尽管植物在种内互作中识别邻居亲缘关系（kinship）的效益逐渐被认知，但化学与微生物介导的 kinship 响应在品种混作中的机制仍不明确。通过一系列田间及控制实验，采用两组遗传亲缘性不同的水稻品种，本研究证实：水稻品种混种的增产效应是由根系信号化学物质 (–)-loliolide 和土壤微生物以 kinship 依赖的方式共同介导的。焦点水稻品种能够区分亲缘关系近与远的品种，并通过改变根系行为、生物量分配和开花时间作出响应，最终提高谷物产量。这种亲缘性识别伴随根系信号分子 (–)-loliolide 的变化，并进一步影响土壤微生物群落的结构。此外，(–)-loliolide 直接调控与开花时间和种子生物量相关的土壤微生物。因此，邻居亲缘关系通过 (–)-loliolide 和土壤微生物群落的变化，塑造了水稻混种中的 kinship 效应。特别地，根系信号 (–)-loliolide 水平和土壤微生物的响应显著提高了亲缘关系较近品种混种的谷物产量。这些发现不仅深化了对植物-邻居和植物-土壤互作的理解，也为通过调控品种混种中的 kinship 关系以提高作物生产提供了新颖可行的途径。