近日，西北农林科技大学韦革宏、焦硕团队在国际知名期刊Cell Host & Microbe发表研究论文，首次揭示根际微生物多样性通过触发大豆根系特异性分泌2-萘甲酸、招募并激活有益菌Sinorhizobium CS204，从而增强作物抗旱能力的分子机制。针对这一重要成果，中国科学院遗传与发育生物学研究所冯健团队受邀在同期发表题为Diversity recruits resilience via metabolite signaling的Preview评述文章。

 

    干旱正日益成为威胁全球粮食安全的重要环境因素。尽管越来越多的研究表明：根际微生物能够帮助植物抵御逆境，但“微生物多样性本身是否直接赋予作物抗旱能力”这一核心问题长期缺乏明确答案。冯健团队在评述中系统梳理并提炼了该研究的核心科学突破，指出该工作首次完成了“微生物多样性—宿主代谢重编程—有益菌招募—抗旱增强”这一完整逻辑闭环。

 

    该研究通过“稀释灭绝法(dilution-to-extinction)”构建了不同复杂度的土壤微生物群落，直接证明微生物多样性本身是提高大豆抗旱恢复能力的关键原因，而不仅仅是生态复杂性的伴随现象。进一步结合代谢组与转录组分析发现，高多样性微生物群落能够限制植物在干旱条件下的“过度应激”，使宿主维持更加精准、节能的代谢响应策略。评述文章重点强调了2-萘甲酸(2-naphthoic acid)在这一过程中发挥的核心作用。研究发现，在高微生物多样性条件下，大豆根系会特异性积累并分泌2-萘甲酸，该代谢物不仅能够作为趋化信号精准招募有益菌Sinorhizobium CS204，还能够直接调控微生物氮代谢相关酶活性，从而同时实现“菌群招募”与“功能激活”的双重调控。基于这些发现，冯健团队进一步提出了一个层级化调控模型：根际微生物多样性作为上游生态信号，通过重塑植物根系分泌物谱，选择性富集关键功能菌群，最终将群落层面的复杂性转化为宿主可利用的抗逆功能。这一理论框架突破了传统植物微生物研究中“相关性描述”的局限，将领域推进至“可预测、可设计”的植物-微生物互作新阶段。

 

    文章还指出，该研究对未来农业实践具有重要启示。一方面，保护土壤生物多样性本身即可作为增强作物抗逆性的生态策略；另一方面，2-萘甲酸及其类似物为新型合成微生物制剂、生物刺激素以及根际微生物组定向调控技术提供了明确的分子靶标，有望推动微生物组技术在作物抗逆改良中的应用。

 

    冯健研究员为本文通讯作者，冯健研究组博士后李秀桐为第一作者。该研究得到了国家科技重大专项的资助。

 

微生物多样性调控植物代谢响应并招募有益微生物以增强大豆抗旱能力