土壤盐渍化是全球农业可持续发展和粮食安全面临的普遍非生物约束,影响范围超过10亿公顷且仍在持续扩大(Tarolli et al., 2024; Yang et al., 2022; Zhao et al., 2023)。在中国,约9.9×107公顷土地受盐害影响,严重盐渍化主要集中于新疆等干旱和半干旱地区,低降水量、高蒸发量和浅层地下水共同驱动了表层土壤的盐分积累(Liu et al., 2023; Ma et al., 2024; Zhang et al., 2025; Zhao et al., 2025)。这些耦合的水文气候和水文过程维持了土壤的慢性盐渍化,对作物生产力构成持续约束。小麦作为全球主要粮食作物,在幼苗期尤为脆弱,此时盐害会限制根系发育、养分获取和生物量积累,最终降低产量潜力(Ehtaiwesh et al., 2024; Fu et al., 2023; Seleiman et al., 2021; Wang et al., 2024)。尽管已有大量关于盐害影响的研究,但提高小麦早期耐盐性的策略对于盐碱地的高效利用仍具有重要意义。
植物耐盐性研究传统上侧重于内源性生理和分子机制,包括离子稳态、渗透调节和抗氧化防御系统(C. Liu et al., 2022; Munns and Gilliham, 2015; Patwa et al., 2025)。然而,植物作为全微生物体运作,越来越多的证据表明,根际微生物组通过介导营养循环、植物激素信号传导和胁迫缓解,在植物胁迫适应中发挥着不可或缺的作用(Feng et al., 2026; Mu'azu et al., 2024; Shi et al., 2023)。这一新兴视角将耐盐性重新定义为植物-微生物动态互作的结果,而非仅由宿主遗传特性决定。然而,微生物组介导耐盐性的生态学原理和功能机制,特别是在盐碱条件下的机制,仍有待深入阐明。
一个尚未解决的核心问题是宿主基因型如何在盐胁迫条件下塑造根际微生物组的组装和功能组织。尽管植物能够选择性地招募有益微生物(Dilla-Ermita et al., 2021; Rodríguez et al., 2025),但当前的理解仍主要停留在描述性层面,侧重于组成变化而未揭示潜在的生态互作、网络稳定性和功能协同(Faucon, 2020; Rodríguez et al., 2025; Trivedi et al., 2020)。尚不清楚耐盐基因型是否组装出具有更大结构复杂性和更丰富胁迫适应功能的微生物组,以及这些涌现属性如何转化为植株表型的改善。填补这一空白对于从描述性微生物组分析迈向面向作物适应盐害系统的预测性和机制性框架至关重要。
本研究通过整合盐碱胁迫下的根际生态学与宿主基因型来应对上述空白。我们利用来自新疆阿拉尔盐土中生长的耐盐小麦品种(济麦60,JM60)和感盐品种(国麦301,GM301),结合土壤理化特征表征、植物生理测定、16S rRNA基因测序和宏基因组分析,解析微生物群落结构与功能。为排除田间混杂因素并分离基因型驱动的微生物组组装效应,采用了受控盆栽实验。我们检验了宿主基因型是否驱动不同的微生物组组装模式,确定了微生物分化的关键环境驱动因素,并揭示了与耐盐性相关的核心类群和功能特征。我们的研究结果建立了基因型驱动的微生物组组装与功能协同之间的机制联系,为基于微生物组的策略以提高盐碱农业生态系统中作物早期抗性奠定了基础。