近日，北京农学院林木分子设计育种高精尖创新中心植物-微生物互作团队，与荷兰瓦赫宁根大学合作在New Phytologist在线发表了“Plant Growth-Promoting rhizobacterium Pseudomonas sp. CM11 Specifically Induces Lateral Roots”的研究论文，解析了板栗根际高丰度促生细菌促进植物生长发育的遗传机理。

研究团队前期分析了不同树龄的中国板栗在生长发育旺盛时期的根际细菌菌群结构，鉴定了假单胞杆菌CM11为板栗根际最为丰富的细菌。本研究解析了CM11促进植物根系发育的遗传学机制，并与模式假单胞杆菌WCS417进行了比对。
  利用荧光标记发现CM11与WCS417都定殖在植物的根尖，接种后均能提高植物的根茎生物量。报告基因显示CM11通过抑制主根生长素的积累干扰干细胞活性，从而阻断主根的生长；而接种WCS417则促进主根的生长。除此之外，同时接种CM11和WCS417能进一步提高植物根茎生物量，说明二者对植物的促生作用存在差异。
  在根尖分别或同时接种两个菌株诱导产生的次生根数量是对照组的数倍，且CM11的促生作用强于WCS417。通过一系列报告基因和突变体表型分析，揭示了CM11及WCS417诱导的次生根为转录因子PLT3、PLT5和PLT7调控的正常侧根，这与WOX11和WOX12调控的不定侧根具有本质的区别。CM11或WCS417在接种点以上亦能诱导更多侧根的出现，说明主根中存在处于休眠状态的侧根初始细胞，在接种菌株后得以“唤醒”并最终发育为成熟的侧根。plt3plt5plt7 缺失突变体在接种CM11后未表现出根生物量的增加，但茎的生物量则显著增加，推测CM11与根的互作产生了未知的长距离运输物质，直接刺激地上部分的生长。此外，接种CM11对多种园艺作物，如番茄和生菜等，产生的表型与拟南芥极为相似，证明该菌对不同进化水平的植物促生机制保守。接种CM11改善植物多种农艺性状，如使叶片增大、开花提前和增加种子的数量和质量等，表明CM11具有潜在的商业利用价值。

北京农学院林木分子设计育种高精尖创新中心李茜博士后和李虎臣青年研究员为论文的并列第一作者，北京农学院曹庆芹教授与荷兰瓦赫宁根大学Viola Willemsen副教授为论文的共同通讯作者。荷兰瓦赫宁根大学程旭博士后、林木分子设计育种高精尖创新中心首席科学家与荷兰瓦赫宁根大学教授Ton Bisseling（中国工程院外籍院士）和北京农学院秦岭教授也参与了该项工作。本研究得到了国家重点研发计划等项目的资助。