农药污染暴露下水稻主动招募降解性内生菌的机制

　　近日，资环所农产品产地环境研究中心余向阳研究团队在国际植物学权威期刊Journal of Experimental Botany （1区、IF=5.908）发表题为“Rice （Oryza sativa L.） recruits sphingomonas strain HJY-rfp via root exudate regulation to increase chlorpyrifos stress tolerance and boost residual catabolism.”的研究论文。该研究揭示农药毒死蜱污染暴露下水稻主动招募降解性内生菌的机制及生物学意义。

　　研究团队在实验中发现，内生菌Sphingomonas sp. strain HJY 更倾向于定殖毒死蜱处理水稻植株，即水稻在农药毒死蜱暴露下主动招募更多的降解性内生菌进行共生互作。利用LC-MS的非靶向代谢组学技术分析毒死蜱处理前后水稻根系分泌物组分变化，发现毒死蜱胁迫能够改变根系分泌物中氨基酸和有机酸组分含量占比，而该组成变化显着影响水稻根际周遭降解菌的趋化性，诱导条件内生菌根系定殖及植株体内转移。通过进一步分析内生菌定殖对水稻生理生化表型的影响，发现降解性内生菌定殖能够有效缓解毒死蜱污染对水稻造成的氧化损伤，并刺激植株体内农药代谢解毒酶系的表达活性，进而加速残留农药的消解代谢，在污染胁迫条件下维持水稻植株正常生长。

　　这些发现说明区别于人工接种农药降解菌，水稻会根据自身环境调整根际微环境，主动构建有益的内生菌群以提高自身耐受农药污染胁迫的能力。而对农药暴露下水稻作物等的根系分泌物与潜在功能内生菌的互作机制研究将为利用内生降解菌调控农药残留，保障食品质量安全提供新的思路。论文第一署名单位为江苏省农业科学院，资环所助理研究员冯发运为论文第一作者，余向阳研究员为通讯作者。项目得到了国家自然科学基金项目以及国家重点研发计划的资助。