种子微生物如何塑造小麦根系微生物组？新研究揭示关键机制

摘要：植物根系周围（根际）的微生物群落对作物健康至关重要，它们能促进养分吸收、抵御病原体，甚至提高作物产量。然而，这些微生物群落的形成机制长期以来是科学界的谜题。传统观点认为，土壤是根际微生物的主要来源，但近年研究发现，种子内携带的微生物（种子传播细菌，SbRB）可

植物根系周围（根际）的微生物群落对作物健康至关重要，它们能促进养分吸收、抵御病原体，甚至提高作物产量。然而，这些微生物群落的形成机制长期以来是科学界的谜题。传统观点认为，土壤是根际微生物的主要来源，但近年研究发现，种子内携带的微生物（种子传播细菌，SbRB）可能在早期定植中扮演关键角色。

瑞士洛桑大学的研究团队通过一项创新实验，揭示了种子微生物如何主导小麦根际微生物组的组装过程。研究通过连续六代的小麦栽培实验，结合高通量测序技术，发现：

1. 种子微生物的“先发优势”：种子传播的细菌在根系发育早期迅速占据主导地位，贡献了根际微生物组50%以上的丰度，远超土壤微生物的输入（仅8%）。

种子微生物的“先发优势”

2. 代谢分工与协作：种子微生物（如泛菌属Pantoea和类芽孢杆菌属Paenibacillus）擅长分解根系分泌的双糖（如蔗糖、麦芽糖），而土壤微生物更依赖单糖。这种“代谢分工”减少了资源竞争，同时双糖分解产物（如葡萄糖）为其他微生物提供了生长条件，形成“代谢协作”。

种子传播的细菌在根系发育早期迅速占据主导地位

3. 维生素“助攻”：种子微生物还能合成维生素B₃和B₂，支持依赖这些营养的微生物定植，进一步促进群落多样性。

微生物群落功能的贡献

1. 精准农业：通过筛选或改造种子微生物，培育“益生菌种子”，可减少化肥和农药使用，实现可持续农业。

2. 微生物组工程：研究提出的“代谢分工”理论为设计合成微生物群落（SynComs）提供了新思路，可优化作物根际环境。

可遗传的种子携带细菌的优先效应驱动了小麦根际微生物群落的早期组装

3. 抗病育种：优先定植的种子微生物能抢占生态位，抑制病原菌，未来或通过微生物干预增强作物抗性。

“这项研究颠覆了传统认知，证明种子微生物是根际生态系统的‘建筑师’。”未参与研究的植物微生物学家评论道，“它为农业微生物组操控提供了可预测的框架。”

团队计划将成果扩展到其他作物，并探索不同土壤类型下种子微生物的作用。这一发现或将成为“下一代绿色农业”的基石。