Mol Plant | 王国栋/白洋团队合作揭示植物-微生物协同重塑代谢物促进铁吸收新机制

本研究针对全球碱性土壤中作物缺铁黄化的重大生产瓶颈，由中国科学院遗传发育所王国栋团队与北京大学白洋团队合作，在Molecular Plant发表论文。研究通过多组学分析与合成菌群体系，揭示了根际微生物通过分泌β-葡萄糖苷酶，将植物根系分泌的“休眠态”香豆素糖苷水解为“活化态”配基，从而高效螯合碱性土壤中不溶性铁的新机制。研究首先系统筛选了16种拟南芥突变体，发现木质素合成缺陷突变体cse-2在缺铁土壤中严重黄化，其根系生物活性香豆素减少，但芳香族糖苷增加，同时富集了大量具有芳香族化合物降解能力的放线菌和假单胞菌。通过人工合成菌群与根系渗出物共孵育，证实微生物的“去糖苷化作用”是代谢物动态转化的核心驱动力。研究进一步鉴定出关键的分泌型β-葡萄糖苷酶，它能高效切割香豆素糖苷，生成高螯合铁活性的配基。将编码该酶的基因在根际益生菌中异源表达后，可显著改善缺铁土壤中拟南芥的黄化症状。该研究提出了“植物-微生物代谢动态重塑”的新概念，为改良碱性土壤作物铁吸收效率提供了新思路。