米兰官网-薇甘菊“三招”重塑根际氮循环占先机—新闻—科学网

薇甘菊作为全世界公认的恶性入侵杂草，于我国南边地域快速扩散，严峻威逼着农林生态体系的不变与安全。只管此前已经有研究从基因组层面展现了薇甘菊强盛的遗传基础，但一个要害问题始终悬而未决：薇甘菊可否自动革新泥土微情况，为本身“创造竞争上风”？

2月23日，发表在《微生物组》（Microbiome）的一项研究乐成揭晓谜底。“咱们研究发明，薇甘菊可以或许经由过程‘三招’（调控氮转化、富集促生菌及排泄酚类化感物资）体系性地转变泥土氮轮回历程，从而于资源竞争中盘踞有益职位地方。”论文配合通信作者、中山年夜学传授苏应娟对于《中国科学报》暗示，该研究从“植物-微生物-泥土互作”的怪异视角，为理解薇甘菊的入侵乐成提供了全新的生态学机制注释。

因为莳植薇甘菊而致使的泥土氮代谢变化模子。研究团队供图，下同

地下计谋：重塑根际氮轮回格式

论文配合第一作者、中山年夜学博士生王若楠先容，氮是植物生长发育不成或者缺的要害养分元素。于天然生态体系中，氮的存于形态和其转化效坦白接影响着植物间的竞争态势。

于国度天然科学基金、广东省基础与运用基础研究基金等项目资助下，苏应娟团队结合中山年夜学传授廖文波团队、华南农业年夜学传授王艇团队，初次体系展现了薇甘菊经由过程“酶活性调控-微生物招募-化感干涉干与”三重机制重塑根际氮轮回的入侵新计谋。

团队经由过程温室节制试验，将薇甘菊与其当地近缘种假泽兰以和无植物比照举行对于比阐发，发明薇甘菊根际泥土出现出怪异的氮素漫衍格式：泥土全氮含量显著升高，而铵态氮及硝态氮等可直接被植物接收使用的无机氮含量却显著降低。这一征象注解，薇甘菊并不是纯真地“耗损营养”，而是可能经由过程调控氮的转化路径，将无机氮快速转化为有机氮并贮存在泥土中，构建起有益在自身的养分微情况。

进一步的宏基因组阐发展现，薇甘菊根际微生物群出家生了显著的功效重构。一方面，与铵夹杂相干的要害功效基因显著富集，有力地促成了无机氮向有机氮的转化；另外一方面，与硝化历程及硝酸盐使用相干的功效基因则较着削减，这象征着氮素的转化标的目的被从头“编程”。

尤为要害的是，薇甘菊根际显著富集了一批具备生物固氮能力的促生菌属。这些微生物可以或许将年夜气中的氮气转化为植物可使用的氨，为泥土氮库实现“开源”。比拟之下，当地近缘种对于根际微生物群落的影响则相对于有限。

“这充实注解，薇甘菊不仅转变了氮的‘利用方式’，还有自动招募有益微生物介入氮的‘出产历程’，经由过程这类两重计谋进一步巩固了自身于氮资源使用上的上风。”苏应娟说。

拍摄在深圳内孤立岛上的薇甘菊。

地下调控：多维度成立竞争上风

论文配合第一作者、中山年夜学博士生王桢暗示，除了微生物调控外，研究还有于薇甘菊根际检测到多种特异性堆集的代谢物，此中包括表儿茶素等酚类化合物。这些代谢物的含量变化与泥土氮形态的改变出现出显著的相干性。

已经有研究注解，酚类物资可以或许按捺硝化微生物的活性。联合本研究中硝态氮含量降落以和相干功效基因遭到按捺的成果，团队推测，薇甘菊可能经由过程根系排泄化感物资，选择性地按捺硝化历程，从而削减硝态氮的天生，维持有益在自身的氮素情况。这象征着，薇甘菊于地下不仅“招兵买马”（招募有益微生物），还有对于要害的氮代谢历程举行精准干涉干与，确保自身于氮资源使用上的主导职位地方。

综合多组学证据，团队提出了薇甘菊调控根际氮轮回的协同机制模子：一是“开源”，经由过程招募固氮微生物加强生物固氮作用，提高泥土全氮的整体储量，为自身生长提供足够的氮源；二是“转化”，经由过程强化铵夹杂相干功效，将无机氮迅速转化为有机氮，削减可被竞争者直接使用的氮源，限定竞争敌手的生长；三是“按捺”，经由过程化感物资介导及功效基因调控，按捺硝化历程及硝酸盐使用路子，维持对于自身有益的氮形态比例，进一步优化根际氮情况。

“经由过程这一多维度的协同调控，薇甘菊将根际情况中的氮资源最年夜限度地转化为有益在自身生长的形态，从而于种间竞争中成立起不变的上风职位地方。”论文配合通信作者王艇指出，以往研究多从植物基因层面注释入侵机制，而其研究凸起了地下微生态互作的要害作用。“植物并不是被动顺应泥土情况，而是可以或许自动塑造根际微生态，形成有益的反馈轮回。”

据苏应娟先容，该研究历程并不是一路顺风，团队于处置惩罚繁杂的泥土代谢组数据时曾经碰到过难题。因为泥土情况的高度异质性，开端采用的有监视阐发模子呈现了“过拟合”偏向，难以正确反应代谢差异。面临这一问题，他们和时调解及充分阐发计谋，又借助主身分阐发来捕获要害的代谢旌旗灯号，从而锁定了薇甘菊根际独有的化学指纹。

苏应娟进一步暗示，将来可缭绕根际氮轮回要害节点及功效微生物群落，摸索针对于性干涉干与计谋，如调控特定微生物类群或者阻断化感物资作用路子，为薇甘菊生态管理提供理论依据及技能支撑。

相干论文信息：https://doi.org/10.1186/s40168-026-02334-8