水稻作为全球超半数人口的主食，其种植却高度依赖资源，需大量水与化肥。在全球粮食安全形势严峻、气候变化引发环境问题日益突出的当下，探寻更可持续的水稻种植方式成为关注焦点。

已知植物根系微生物对植物生存意义重大，植物能招募有益微生物形成共生关系以在贫瘠土壤中存活，但这些微生物群落在水稻实际种植中如何形成与发挥作用，此前尚不完全明晰。

近日，发表在《植物和细胞生理学》上的一项研究带来了新突破。奈良先端科学技术大学院大学(NAIST)的研究人员深入探索了水稻中天然存在的根部微生物对植物生长的支持作用，有望减少对合成肥料的依赖。

研究人员选取了一块连续70多年未添加化肥和杀虫剂，却一直能产出健康水稻作物的实验田，以及附近一块常规施肥田地。他们利用16S rRNA基因测序技术，对三种日本水稻品种(Nipponbare、Hinohikari和Kinmaze)根部的微生物DNA展开分析，在整个生长季节每两到三周收集一次样本，持续一到四年。

分析结果显示，水稻根系微生物多样性随植株成熟而增加。在高产且未施肥的田间土壤中，水稻根系富含固氮细菌，这些细菌可将大气中的氮转化为植物可利用的形式，有效弥补了肥料不足。此外，厌氧菌在营养生长早期阶段占主导，需氧菌和微需氧菌在生殖和成熟阶段占主导，这或许反映了水稻栽培在发育过渡期排水的典型实践。

这些发现为理解有益微生物在贫瘠土壤中水稻根系里的聚集与作用提供了宝贵见解。分离并利用这些微生物，能够为可持续水稻种植提供有力支持。

对于这项研究开辟的可能性，研究负责人Yusuke Saijo教授表示：“展望未来，分离这些有益细菌并用于定制微生物混合物，有望为可持续水稻种植开辟道路。”

此次研究小组由Saijo教授领导，成员来自NAIST、东京大学、东京工业大学、名古屋大学以及日本东北大学等多所高校。

更多信息： Asahi Adachi 等人，《无肥料投入下水稻根内层微生物组组装的田间动态》，《植物与细胞生理学》(2025)。