在农业领域，氮肥的过度使用已成为全球变暖的显著推手。为应对这一挑战，维也纳大学Wolfram Weckwerth教授领衔的国际团队提出了一种专门针对小麦的新型全生物育种理念，旨在通过优化植物与土壤微生物组的相互作用，减少氮肥施用，助力可持续农业发展。相关研究成果已发表于《植物生物技术》和《植物科学趋势》等权威期刊。

集约化农业依赖氮肥增加粮食产量，但每年超过半数的氮肥流失到空气和水中，导致空气和水污染、土壤酸化、气候变化等一系列环境问题。减少农田氮损失不仅能降低肥料需求、提高经济效益，还能改善人类健康和生态系统服务，助力减缓气候变化。

Weckwerth教授强调，提高作物抗逆性和产量不应仅关注植物本身，还需重视其根叶周围的微生物群落。土壤微生物群落对提升土壤肥力、减少对合成肥料的依赖具有巨大潜力。研究团队发现，植物进化在很大程度上受植物与微生物相互作用的驱动，鉴定出能产生天然硝化抑制剂(BNI)的植物品种至关重要。BNI由土壤中的根系分泌，有助于控制土壤硝化过程，减少氮流失。

研究团队深入探究了不同小麦品种产生BNI的潜力，发现优良小麦品系间BNI活性存在显著自然差异。通过对根系分泌物的分析，研究人员能够筛选出BNI活性特别高的菌株。通过培育这些具有BNI活性的小麦品系，未来可显著减少农民对氮肥的需求，缓解人为肥料过度使用对全球氮循环造成的破坏。

为实现这一目标，研究团队开发了一种基于数据驱动的植物育种新概念。在希腊、澳大利亚、印度等多国合作机构的支持下，该团队将全生物概念置于现代植物育种的核心，通过整合植物遗传学、微生物组研究和PANOMICS技术，生成高通量数据。结合机器学习算法，这一创新方法为开发具有高BNI潜力、更强气候变化适应力和改善土壤健康的新作物品种提供了有力支持。

全生物育种理念标志着农业育种领域的范式转变，它结合了生态学、系统生物学和育种技术，强调生态系统的相互联系，为资源高效和气候适应型农业开辟了新途径。

更多信息： Arindam Ghatak 等人，《小麦根系分泌物代谢组的自然变异及其对生物硝化抑制活性的影响》，《植物生物技术杂志》 (2025)。