2024年12月25日，福建农林大学菌草与生态学院许卫锋教授团队在植物学领域知名期刊《Plant Physiology》（植物生理）发表了题为“Bacillus amyloliquefaciens promotes cluster root formation of white lupin under low phosphorus by mediating auxin levels”（解淀粉芽孢杆菌通过介导生长素水平促进低磷胁迫下白羽扇豆排根建成）的研究论文。
磷是植物生长不可或缺的营养元素，其缺乏会显著抑制植物的正常发育。白羽扇豆（Lupinus albus L.），作为一种研究耐低磷能力的模式植物，在磷素不足的情况下，能够通过形成特殊的根系结构——排根（cluster root, CR）来提高对土壤中难溶性磷的活化和吸收效率。排根的形成受到植物体内激素信号与外部环境因素的共同调控。最新研究表明，解淀粉芽孢杆菌SQR9作为典型的根际促生菌，可以促进植物侧根的发育和养分吸收。然而，关于SQR9是否能够影响白羽扇豆排根的形成及其作用机制，此前尚未有明确了解。
本研究首先使用荧光标记技术证实了解淀粉芽孢杆菌SQR9可以在白羽扇豆根部定殖，并且接种后明显增强了排根的形成。进一步的药理学分析提示，生长素可能在SQR9诱导的排根形成过程中扮演了重要角色。为了验证这一假设，研究人员利用野生型SQR9及一个不能合成生长素的突变体ysnE进行了对比实验，结果表明SQR9确实是通过分泌生长素来促进排根形成的。此外，通过对转录组数据和qRT-PCR分析，研究发现白羽扇豆中的生长素合成基因LaYUC4和生长素运输基因LaPIN2可能参与了SQR9诱导的排根形成过程。采用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术下调LaYUC4和LaPIN2的表达后，观察到排根的形成受到了明显的抑制。微生物回接实验进一步证明，植物源性和细菌源性的生长素均需通过LaPIN2进行转运，从而共同促进白羽扇豆排根的形成。综上所述，这项研究揭示了解淀粉芽孢杆菌SQR9通过生长素信号途径调控白羽扇豆排根形成的分子机制，为培育磷高效利用的农作物提供了新的见解和策略。
福建农林大学菌草与生态学院为本研究第一完成单位，福建农林大学菌草与生态学院2020级博士研究生杨金勇为论文第一作者。福建农林大学菌草与生态学院许卫锋教授、许飞云副教授、香港浸会大学张建华教授和安利（中国）植物研发中心董刚强研究员为该论文的共同通讯作者。团队成员刘建平副教授、张仟副教授和李胜兰博士也参与了该工作。感谢南京农业大学张瑞福教授惠赠了菌株（解淀粉芽孢杆菌SQR9、绿色荧光标记菌株SQR9-GFP和ysnE突变菌株）。该研究工作得到了国家科技重大项目子课题（2023ZD040720206、2023ZD040720203）、国家自然科学基金（32472825、42307419）、安利（中国）植物研发中心（BZ20230013Z）等项目的资助。
