2023年3月9日，中国农业大学张福锁院士团队张俊伶课题组在《Microbiome》上在线发表了题为“Mycorrhiza‑mediated recruitment of complete denitrifyingPseudomonasreducesN2Oemissions fromsoil”的研究论文。我院教师李侠副教授和中国农业大学博士生赵若桐为论文共同第一作者，中国农业大学张俊伶教授为通讯作者。中国农业大学资源与环境学院/国家农业绿色发展研究院/植物与土壤相互作用教育部重点实验室为第一单位，8873a欢迎光临必赢为第二单位。
研究背景：丛枝菌根真菌(AMF)是重要的土壤生物，其广泛的菌丝形成了独特的菌丝际，与参与氮循环的活性微生物有关联。然而，AMF和菌丝际相关微生物互作影响作物残茬区N2O排放的潜在机制尚不清楚。
研究方案：本研究利用扩增子和宏基因组测序探索了参与N2O产生和消耗的菌丝际关键微生物。通过体外培养和回接试验，研究了分离的N2O还原菌对菌丝分泌物的趋化、生长和N2O减排响应。
研究结果：AMF菌丝减少了富含C和N的残茬中反硝化作用产生的N2O排放（最大可降低63%）。AMF一致地增加了nosZI基因的丰度和表达。菌丝际N2O排放的减少与AMF特异性富集的N2O还原细菌假单胞菌有关，与参与细菌柠檬酸循环的关键基因的相对丰度增加相一致。分离出的完全反硝化细菌荧光假单胞菌菌株JL1（nosZI型）的表型特征结果表明，N2O排放的减少是由于AMF菌丝分泌物（如羧酸盐）上调了JL1菌株nosZ基因表达的结果。这些结果在荧光假单胞菌的回接试验得到进一步验证，菌丝密度与nosZI基因丰度之间的正相关也在一个长达11年的田间试验得到验证。
研究结论：AMF和菌丝上的N2O还原细菌假单胞菌的协同作用显著减少了微域N2O排放。菌丝分泌的羧酸盐作为吸引剂招募荧光假单胞菌，也作为刺激剂触发nosZ基因的表达。本研究表明，加强AMF和菌丝际微生物组之间的协同作用能刺激富养分微域N2O消耗，从而减少土壤N2O排放。这为开发跨界微生物互作促进农业可持续发展和减缓气候变化开辟了新的途径。
图1试验流程图
图2两种AMF处理下斑块室N2O排放情况
图3菌根对不同斑块室中的nosZ群落结构，N2O排放与假单胞菌丰度之间的相关分析图
图4纯培养试验中荧光假单胞菌对AMF菌丝分泌物及其主要组分的响应