农药是重要的农业投入品，作为外源施用化学物质，可引起植物氧化胁迫，影响植物生理代谢及生长。植物内生菌功能多样，不仅能增强植物环境耐受性，还能有效促进植物中农药等有机污染物的降解，保护植物免受伤害，并降低农药残留超标风险。解析农药-植物-内生菌之间的互作关系对保障农产品质量安全，促进农业绿色发展有重要意义。

近日，质量安全所余向阳团队在农药胁迫诱导植物招募内生菌定殖研究方面取得重要进展，研究成果以 “Foliar spraying of chlorpyrifos triggers plant production of linolenic acid recruiting rhizosphere bacterial Sphingomonas sp.” 为题在线发表于环境科学领域权威期刊《Environmental Science & Technology》（2023 IF=11.4）。该研究发现叶面喷施农药毒死蜱可诱导植物代谢响应，促进根系活性物质分泌，招募具有农药代谢活性的微生物定殖，促进水稻植株体内农药降解。李勇副研究员和冯发运助理研究员为该论文第一作者，余向阳研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目（NO. 32272600、NO. 32272583）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c04593。

研究以水稻为模式作物，发现叶片喷施杀虫剂毒死蜱可改变水稻根系分泌物的代谢图谱，促进氨基酸、脂类和核苷酸等物质的分泌（图1），并重塑根际细菌群落，显著富集Sphingomonas、Enterobacter、Pseudolabrys、Lysobacter、Bradyrhizobium等有益菌属细菌（图2）。基于群落功能预测分析及相关性分析证明根系分泌物与根际菌群变化之间存在驱动关系（图3）。

图1 叶片喷施毒死蜱对水稻根系分泌物的影响

图2 叶片喷施毒死蜱对水稻根际菌群的影响

图3 根系分泌物与根际菌属之间的相关性分析

为了验证根系分泌物与有益菌群的互作关系，进一步从根际土壤中分离三株Sphingomonas菌，发现根系分泌物中的亚麻酸不仅在水稻响应农药胁迫招募Sphingomonas菌株中起关键作用，还可促进该菌株的生长和定殖（图4），叶片喷施毒死蜱会促进Sphingomonas菌株向水稻地上组织定殖，进而加速毒死蜱的降解（图5）。

图4 根系分泌物对Sphingomonas菌株趋化性、生长和定殖的影响

图5 Sphingomonas菌株对毒死蜱降解和植物生长的影响

研究证实了植物可通过主动招募降解性内生菌定殖以响应农药胁迫，为利用内生菌强化农药等有机污染植物修复，指导农药合理使用提供支撑。

质量安全所农产品产地有机污染减控创新团队长期从事内生菌与植物互作研究，围绕植物内生菌调控农药降解代谢，已在Environmental Science & Technology、Journal of Experimental Botany、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Science of the Total Environment、Environment Pollution等国际权威期刊上发表系列论文。基于上述研究，研发内生菌高活性生物刺激素以及新材料搭载技术，研制了多种功能内生菌产品，包括育苗专用菌剂、农用微生物菌剂、复合微生物菌肥、土壤改良菌剂等系列产品，可广泛应用于工厂化育苗、设施种植、产地修复等场景需求。