约翰·英纳斯中心的研究人员发现了一种生物机制，这种机制有助于植物根部为有益土壤微生物创造一个更有利的环境。这一突破性发现有望通过减少对合成肥料的需求来推动更可持续的农业耕作方式。

目前，大多数主要农作物都依赖硝酸盐和磷酸盐肥料，但过度施肥会对环境造成危害。通过利用植物根系与土壤微生物之间的天然互利关系来改善养分吸收，或许可以大大减少无机肥料的使用。

Myriam Charpentier 博士团队的研究人员发现，豆科植物苜蓿（Medicago truncatula）中的一个基因发生突变，可重新编程植物的信号传导能力，从而使其加强与固氮细菌根瘤菌（rhizobia）和丛枝菌根真菌 (AMF)（可为根部提供磷）的共生关系。

这种共生伙伴关系，即一个有机体存在于另一个有机体内，使豆科植物能够通过微生物从土壤中吸收养分，并以糖分作为交换。

内共生伙伴关系在农业中难以广泛推广的一大障碍是，这种关系通常发生在贫瘠土壤中，与集约化耕作的条件相矛盾。

在农业中的实际影响

在这项发表于《自然》杂志的研究中，实验表明钙信号通路中的基因突变会加强农作物种植条件下的内共生作用。

令人兴奋的是，研究团队采用遗传学方法证明，在田间条件下，小麦中的同一基因突变也能增强固氮菌和丛枝菌根真菌的定植。

这一发现代表着使用增强的内共生伙伴关系作为无机肥料的天然替代品，应用于包括谷物和豆类在内的主要作物的长期愿望取得了令人兴奋的突破。

“我们的研究结果对推动可持续农业发展具有巨大潜力。我们所发现的突变体能在耕作条件下增强内生共生作用，这既出乎意料又令人兴奋，因为这意味着可以利用内生共生体实现可持续作物生产，同时减少无机肥料的使用，”夏尔庞蒂埃博士说道。

“这一发现对钙信号传导的研究大有裨益，同时也为更具可持续性的经济作物生产提供了过渡方案。”

更广泛的影响与未来研究

夏尔庞蒂耶团队先前的研究表明，根细胞核中的钙信号对于根与有益固氮细菌和丛枝菌根真菌（AMF）建立内共生关系至关重要。

本研究对这一关键的信号传导机制进行了解码，展示了钙振荡如何调节名为类黄酮的化合物的产生，该类黄酮可增强内共生作用。

夏尔庞蒂埃博士总结道：“我们的发现突显了基础科学在应对社会挑战方面的重要性。”

根内共生对植物极为有益，可增加养分吸收并增强抗逆性。如今，人们越来越需要开发高产、抗病作物，并减少化肥的使用，以保护环境和降低农民成本。

通过与共生微生物建立更好的关联，将抗病性、气候适应性和高效养分同化结合起来，是实现这一目标的关键要素。