我国科学家发现植物根系具“避腐性”

背景

植物根系在土壤中生长时，不仅需要寻找水分和养分，还要应对土壤中复杂的生物环境。长期以来，科学家观察到根系能够在一定程度上避开有害微生物聚集的区域，但这种行为背后的机制并不清楚。传统研究多聚焦于根系如何趋利（向水、向肥）或如何与有益微生物共生，而对于根系主动规避病原微生物集聚区的行为缺乏系统认识。西北农林科技大学生命科学学院张余周教授团队的最新研究，首次明确提出了植物根系存在一种名为“避腐性”的主动避害机制，相关成果发表于国际学术期刊《科学》。

核心内容

张余周教授团队通过一系列实验发现，植物根系能够感知并主动绕开由植物自身腐烂所导致的病原微生物富集区。当土壤中存在因腐烂植株而形成的局部高浓度病原微生物区域时，根系的生长方向会发生偏移，避免直接进入该区域，从而降低感染风险。这种避害行为不同于传统的趋避反应，被团队定义为“避腐性”（root avoidance of decay）。研究以拟南芥等模式植物为对象，通过控制腐烂物位置和病原微生物丰度，证实根系能通过化学信号识别腐烂分解物中特定的微生物代谢产物，并据此调整生长轨迹。该成果已发表于国际学术期刊《科学》，为理解植物与土壤微生物互作提供了全新视角。

关键要点

• 植物根系具备主动感知并避开病原微生物富集区的能力，该行为被命名为“避腐性”。
• 避腐性的触发信号来自植物腐烂分解物中特定的微生物代谢产物，而非腐烂物本身的无机成分。
• 根系通过调整生长方向来绕开高风险区域，而非被动停止生长或死亡。
• 该研究以拟南芥为主要实验材料，并通过多种对照实验验证了行为的主动性和特异性。
• 研究成果发表于国际顶级学术期刊《科学》，是植物根系行为学领域的重要突破。

意义与影响

这项发现首次为“植物根系能主动避害”提供了确切的实验证据，填补了植物行为生态学中关于根系规避病原微生物区域的研究空白。从基础科学角度看，“避腐性”的提出丰富了植物信号感知与响应理论，可能涉及新的化学受体和信号转导通路，为后续分子机制研究指明了方向。从应用价值看，该发现有望指导农业生产中优化种植布局，例如通过清除田间腐烂残留物降低病原菌浓度，或利用根系避腐特性设计更科学的轮作与间作方案，减少土传病害的发生。此外，该研究还为植物与微生物互作网络提供了新维度，对理解土壤生态系统中养分循环与病害传播的平衡具有重要启示。