磷胁迫下黄香草木樨根系分泌物介导的植物-微生物互作机制及其生态修复意义

　　本文系统解析了黄香草木樨（Melilotus officinalis）在磷胁迫（PDS）下通过调控根系分泌物（RE）组分（如有机酸OA、肽类等）重塑根际微生物群落结构，进而增强土壤磷生物有效性的协同适应机制。研究揭示了根系形态重构（根冠比增加、侧根增殖）与代谢调控（酸性磷酸酶分泌、低分子量有机物释放）的双重策略，为矿山生态修复中磷高效植物-微生物互作提供理论依据。

　　

Highlight

通过整合实验室水培、土培及田间验证实验，本研究揭示了黄香草木樨在磷胁迫梯度下根系分泌物（RE）组分的动态变化规律及其对根际微生物功能和磷活化效率的调控机制。

Experimental design

经过灭菌、无菌水冲洗、浸泡催芽等育苗流程后，种子同步进行实验室水培、实验室土培及田间验证实验。实验周期覆盖幼苗建成后60天生长阶段（前30天营养生长，后30天生殖生长）。设置不同磷浓度处理：正常磷（NP, 1 mmol/L KH₂PO₄）、中度缺磷（MP, 0.5 mmol/L）和重度缺磷（SP, 0.1 mmol/L），每10天采集根系分泌物和根际土壤样品。

Comparison of RE components under phosphorus stress gradient

通过KEGG Compound数据库比对，鉴定出81种具有生物功能的RE组分，归为9大类：有机酸（OA）、脂类、碳水化合物、核酸、肽类、维生素与辅因子、甾醇、激素与神经递质、抗生素，进一步细分为21个二级分类。肽类和核酸含量最高，碳水化合物与缺磷程度呈持续负相关，柠檬酸在OA中相对丰度显著高于其他有机酸。

Changes in plant root morphology and phosphorus absorption responses under PDS

磷胁迫下黄香草木樨根系构型发生显著重塑：主根生长受抑制，侧根密度增加40%，根冠比提高25%。根系分泌的酸性磷酸酶活性在SP组较NP组提升2.3倍，有效促进土壤有机磷矿化。磷吸收效率与根系比表面积呈正相关（R²=0.87），RE中柠檬酸和草酸含量与根际有效磷浓度显著正相关（p<0.01）。

Conclusion

黄香草木樨通过调控RE组成（尤其是肽类、核酸和OA的动态平衡）驱动根际微生物群落功能分化，其中变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度增加与磷溶解基因（phoD、gcd）表达上调直接相关。根系形态可塑性变化（侧根增殖、根毛密度提升）与分泌物空间分布优化协同增强了磷获取效率。