近日，草業與草原學院尹淑霞教授團隊的研究成果“Microbial Memory of Drought Reshapes Root-associated Communities to Enhance Plant Resilience”在《Plant, Cell & Environment》在線發表。該研究系統揭示了羊草在反復短期干旱下通過調控根際微生物形成“干旱記憶”的機制，為草原生態系統韌性提升提供了科學依據。
全球氣候變化下，反復短期干旱嚴重影響草原生態。羊草作為內蒙古典型草原的優勢物種，抗旱性強，但其與根際微生物的互作機制尚不明確。現有研究多關注一年生作物或單次干旱，對多年生草本在反復干旱下的微生物響應及記憶形成機制研究不足。本研究聚焦反復短期干旱，探索根際與非根際微生物的適應差異以及細菌與真菌的協同響應規律，進而揭示微生物記憶的形成與抗逆調控作用。
圖 1 實驗流程概述
研究以內蒙古羊草草原為研究對象，通過模擬短期干旱循環，結合高通量測序與微生物移植實驗，取得如下主要結果結論：一是根際與非根際微生物表現出不同的抗旱策略。經歷三次干旱后，根際微生物網絡連通性下降63.3%，而非根際僅下降11.6%。根際微生物依賴植物代謝產物，干旱下網絡交互減弱；非根際微生物更依賴土壤環境，首次干旱后甚至出現網絡連通性短期提升。二是細菌與真菌對干旱呈現“時空差異化響應—功能協同”的模式。真菌響應迅速，通過菌絲網絡維持水分與土壤結構；細菌如變形菌門則延遲響應，通過代謝調整適應脅迫。二者形成“真菌快速應急—細菌長期適配”的協同網絡。三是微生物“干旱記憶”經多次干旱累積形成，并可記憶、傳遞。將經歷三次干旱的根際土壤移植后，羊草在干旱脅迫下的生理指標顯著改善，抗旱能力大幅提升。微生物網絡在記憶形成后穩定性增強，關鍵代謝通路如氨基酸合成與碳代謝顯著富集。
圖 2 干旱馴化后根際微生物群落對羊草抗旱性的影響
該研究首次將微生物記憶機制從作物拓展至多年生草本植物，提出了“記憶群落”概念，深化了植物—微生物互作的認識。在實踐層面，馴化的記憶微生物群落可作為環境友好的生物改良劑，用于退化草原修復，提升草原抗旱能力與生態韌性。
