近日，生命科學(xué)學(xué)院李祥副教授團(tuán)隊在《Trends in Plant Science》上發(fā)表了題為“Harnessing herbivory-induced plant volatiles to regulate microbiomes: prospects and challenges for precision agriculture”的綜述論文，提出了植物-土壤反饋機(jī)制下根際微生物組精準(zhǔn)調(diào)控的未來研究方向。生命科學(xué)學(xué)院李祥副教授為通訊作者，在讀碩士研究生何世東為第一作者，高崢教授和張數(shù)鑫教授參與了該項工作。研究工作得到了新疆兵團(tuán)科技計劃項目和山東省重點研發(fā)計劃項目的資助。

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，植物-植物及植物-微生物的互作網(wǎng)絡(luò)是維系作物生長與健康的核心基礎(chǔ)。作為關(guān)鍵化學(xué)信號媒介，食草動物誘導(dǎo)植物揮發(fā)物（HIPVs）在調(diào)控上述互作過程中展現(xiàn)出獨特機(jī)制，已逐步成為提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)性的前沿研究焦點。值得關(guān)注的是，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用場景中實現(xiàn)HIPVs功效與安全性的平衡面臨復(fù)雜挑戰(zhàn)，其作用效果受三大互作變量協(xié)同調(diào)控：施用劑量與時機(jī)、作物遺傳背景以及環(huán)境條件。此外，應(yīng)用過程中潛在的生態(tài)權(quán)衡與非預(yù)期效應(yīng)進(jìn)一步增加了技術(shù)部署的復(fù)雜性：如通過HIPVs選擇性富集有益細(xì)菌可能伴隨叢枝菌根真菌等共生微生物的抑制，進(jìn)而影響作物磷素吸收與土壤碳固存功能；在攜帶潛伏病原菌的土壤中，HIPVs可能通過群體感應(yīng)機(jī)制激活微生物毒力基因表達(dá)或促進(jìn)生物膜形成，反而加劇病害風(fēng)險；長期重復(fù)施用HIPVs還可能導(dǎo)致根際微生物群落結(jié)構(gòu)同質(zhì)化，削弱生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境脅迫的功能冗余與恢復(fù)能力。研究團(tuán)隊認(rèn)為，HIPVs作為精準(zhǔn)調(diào)控植物間及植物-微生物互作的創(chuàng)新工具，其理論框架的實踐轉(zhuǎn)化需突破三大核心瓶頸：HIPV成分譜的種內(nèi)/種間差異性、田間尺度揮發(fā)物可控釋放的技術(shù)壁壘、環(huán)境背景依賴的動態(tài)調(diào)控機(jī)制。隨著全球氣候變化加劇及可持續(xù)農(nóng)業(yè)需求升級，通過系統(tǒng)解決基因型特異性響應(yīng)、揮發(fā)物精準(zhǔn)遞送及環(huán)境適應(yīng)性等關(guān)鍵科學(xué)問題，將HIPVs研究與農(nóng)業(yè)生態(tài)原理深度融合，有望構(gòu)建“以自然信號驅(qū)動生態(tài)調(diào)控”的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)范式。

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編      輯：萬    千 

審      核：賈    波