近日，草业与草原学院尹淑霞教授团队的研究成果“Microbial Memory of Drought Reshapes Root-associated Communities to Enhance Plant Resilience”在《Plant, Cell & Environment》在线发表。该研究系统揭示了羊草在反复短期干旱下通过调控根际微生物形成“干旱记忆”的机制，为草原生态系统韧性提升提供了科学依据。
全球气候变化下，反复短期干旱严重影响草原生态。羊草作为内蒙古典型草原的优势物种，抗旱性强，但其与根际微生物的互作机制尚不明确。现有研究多关注一年生作物或单次干旱，对多年生草本在反复干旱下的微生物响应及记忆形成机制研究不足。本研究聚焦反复短期干旱，探索根际与非根际微生物的适应差异以及细菌与真菌的协同响应规律，进而揭示微生物记忆的形成与抗逆调控作用。
图 1 实验流程概述
研究以内蒙古羊草草原为研究对象，通过模拟短期干旱循环，结合高通量测序与微生物移植实验，取得如下主要结果结论：一是根际与非根际微生物表现出不同的抗旱策略。经历三次干旱后，根际微生物网络连通性下降63.3%，而非根际仅下降11.6%。根际微生物依赖植物代谢产物，干旱下网络交互减弱；非根际微生物更依赖土壤环境，首次干旱后甚至出现网络连通性短期提升。二是细菌与真菌对干旱呈现“时空差异化响应—功能协同”的模式。真菌响应迅速，通过菌丝网络维持水分与土壤结构；细菌如变形菌门则延迟响应，通过代谢调整适应胁迫。二者形成“真菌快速应急—细菌长期适配”的协同网络。三是微生物“干旱记忆”经多次干旱累积形成，并可记忆、传递。将经历三次干旱的根际土壤移植后，羊草在干旱胁迫下的生理指标显著改善，抗旱能力大幅提升。微生物网络在记忆形成后稳定性增强，关键代谢通路如氨基酸合成与碳代谢显著富集。
图 2 干旱驯化后根际微生物群落对羊草抗旱性的影响
该研究首次将微生物记忆机制从作物拓展至多年生草本植物，提出了“记忆群落”概念，深化了植物—微生物互作的认识。在实践层面，驯化的记忆微生物群落可作为环境友好的生物改良剂，用于退化草原修复，提升草原抗旱能力与生态韧性。
