陕西
生物腐烂是生态系统养分循环的关键过程，但腐烂区域同时也是病原微生物高度活跃、可能对活体植物造成侵害的“危险区”。动物通常会主动远离腐烂物以减少感染风险，而“不会跑”的植物又如何应对、避免感染？
近日，西北农林科技大学生命科学学院张余周教授及奥地利科学技术研究所共同组成的团队对这一问题给出了答案。团队首次发现，植物根系能主动绕开植物腐烂造成的病原微生物富集区。这一发现系统揭示了一种全新定义的向性运动——“避腐性”（Saprotropism，由张余周团队创造命名的新术语），并揭示了该向性生长的分子机理，为理解植物—微生物—土壤互作提供了新视角。
植物根系是吸收水分和养分的重要器官，植物的向光性、向重力性等向性生长行为，能够帮助植物趋利避害。然而，除了物理与化学环境信号，植物根系是否能够感知并主动对植物腐烂区高度活跃的有害病原微生物作出向性应答，此前还是一项学术空白。
团队发现，当植物根系直接接触腐烂植物组织时，根的生长迅速受到抑制甚至停止，与生物胁迫、病原防御和免疫响应相关的基因被显著激活。研究发现，面对局部腐败区域，植物根会主动偏离重力方向，向绕开植物腐烂物的方向弯曲生长。这种现象在拟南芥、油菜、番茄和小麦等单双子叶中广泛存在。
“有趣的是，根仅对植物腐烂物产生回避，对动物腐烂物无避性生长。”张余周介绍，这暗示动物腐烂物可能不会对植物根系产生伤害。据此，团队将这一“逃跑”现象命名为“避腐性”，以此定义这一鉴定到的新向性生长类型。
张余周介绍，这项研究进一步破解了植物“闻”到植物腐败区信号的关键密码。在植物腐烂过程中，可向周围土壤或培养基释放大量有机酸和酚酸，形成稳定的局部酸性微环境，且该pH梯度不受降雨等环境因素干扰，是引导根系躲避腐败区的核心方向信号。在机制层面，团队发现，定殖于植物腐烂物上的真菌会释放酸性代谢物,根表皮细胞感知相关信号后，将其转化为植物体内脱落酸（ABA）的不对称分布，进而调控微管重排和表皮细胞的手性扭转，最终驱动根定向弯曲、远离腐败区域。该机制不依赖经典的生长素调控模型，拓展了人们对植物向性调控网络的理解。
张余周表示，研究揭示了一种全新的根系与土壤微生物的对话模式，为精准农业提供了新思路——从“被动治疗”转向“主动预防”：一方面，为秸秆还田等栽培措施提供理论指导，通过合理还田方式为根系留出避让空间；另一方面，为育种提供新靶点，未来可通过基因编辑等手段培育根系“避腐”能力更强的智慧型作物品种，可实现抗病性的“先发制人”，从源头预防未腐熟秸秆对作物产生的“烧苗”和烂根病的发生。
编辑｜李紫来审核｜赵允
来源｜光明日报作者｜张亚雄、张哲浩、李洁、付文婷
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