研究人员发现了一种基因突变，它能促进植物与土壤微生物的合作，提高养分吸收率，减少对化肥的依赖。 这一发现提高了作物的抗逆性和效率，从而推动了可持续农业的发展。

一种生物机制使植物根系更适合微生物生长。约翰-英纳斯中心（John Innes Centre）的研究人员发现了一种生物机制，它能帮助植物根系为土壤中的有益微生物创造更有利的环境。 这一突破有望减少对合成肥料的需求，从而促进更可持续的耕作方式。

目前，大多数主要作物都依赖硝酸盐和磷酸盐肥料，但过量使用化肥会对环境造成有害影响。 通过利用植物根系和土壤微生物之间的天然互利关系来提高养分吸收率，或许可以大大减少无机肥料的使用。

Myriam Charpentier 博士研究小组的研究人员在豆科植物 Medicago truncatula 中发现了一种基因突变，这种基因突变重新编程了植物的信号能力，从而加强了植物与被称为根瘤菌的固氮细菌和为根部提供磷的丛枝菌根真菌（AMF）之间的合作关系。

丛枝菌根真菌与植物根系的联系。 资料来源：埃德蒙-布里奇

这种伙伴关系被称为共生（endosymbiosis），即一种生物存在于另一种生物之中，它使豆科植物能够通过微生物从土壤中汲取养分，以换取糖分。

在农业中广泛使用内共生伙伴关系的一个障碍是，内共生伙伴关系优先出现在养分贫乏的土壤中，这与集约化耕作的条件相冲突。

发表在 Nature上的这项研究中，实验表明，钙信号通路中的基因突变会增强农业条件下的内共生作用。令人兴奋的是，研究小组利用遗传方法证明，小麦中的相同基因突变也能增强固氮菌和AMF在田间条件下的定殖。

长期以来，包括谷物和豆类在内的主要作物都希望利用增强的内共生伙伴关系作为无机肥料的天然替代品。

"我们的发现为推动可持续农业发展带来了巨大潜力。 我们发现的突变能增强农耕条件下的内共生能力，这既出乎意料又令人兴奋，因为它提供了利用内共生体实现可持续作物生产的潜力，同时减少了无机肥料的使用，"Charpentier 博士说。"这一发现为钙信号转导研究做出了广泛贡献，同时也为更可持续地生产具有重要经济价值的作物提供了过渡解决方案。"

Charpentier研究小组之前的研究表明，根细胞核中的钙信号对根系与有益固氮菌和AMF建立内共生关系至关重要。这项研究解码了这一关键信号机制，展示了钙振荡如何调节被称为类黄酮的化合物的产生，从而增强内共生作用。

"我们的发现强调了基础科学在应对社会挑战方面的重要性，"Charpentier 博士总结道。

根内共生对植物非常有益，能提高植物的养分吸收能力和抗逆性。 现在越来越需要开发高产、抗病的作物，并减少化肥用量，以保护环境和降低农民的成本。通过改进与共生微生物的结合，将抗病性和气候适应性与高效养分吸收相结合，是实现这一目标的关键因素。

编译自/ScitechDaily