磷是植物生長必需的大量營養元素，可土壤裡的磷大多“鎖”在難溶的礦物和有機質裡。土壤並不缺磷，植物卻常常“夠不著”。許多植物靠與土壤裡的真菌共生擴大磷的來源，但擬南芥這類十字花科植物天生沒有這套體系，它們怎麼挨過“磷荒”？崖州灣國家實驗室周儉民團隊、北京大學白洋團隊與清華大學劉棟團隊合作發現了這一奧秘——植物主動向根際細菌發出“求救信號”，細菌聞訊趕來，雙方各取所需。這為破解植物磷營養難題、研發綠色生物磷肥提供了重要的理論依據和優良菌株資源。相關成果於日前發表。

“植物的根際從來不缺幫手。”周儉民介紹，那裡生活著不少會“溶磷”的細菌，靠分泌有機酸、磷酸酶，就能把難利用的磷釋放出來。“但一個問題始終沒有答案：這些細菌是‘碰巧路過’，還是被植物主動請來的？雙方之間，又是否存在真正的互利交換？”

為弄清這個問題，研究團隊系統篩選了130株模式植物擬南芥根系的共生細菌，發現約20%的細菌既能緩解植物的“磷飢餓”，也能促進植物低磷條件下的生長。“這一比例提示，植物應對缺磷，靠的或許不是單打獨斗，而是與特定細菌的‘雙向奔赴’。我們又以促生效果顯著的不動杆菌為代表，一步步看清了機制：低磷時，擬南芥會啟動體內的低磷響應程序，向根部周圍多分泌一種蘋果酸。蘋果酸並不能直接‘撬鎖’，把磷從礦物裡取出來。它更像一封‘求救信’：循著信號，細菌紛紛向根表聚攏。”白洋說。

細菌“赴約”只是第一步。劉棟表示，植物為它們提供碳、氮養分“管飯”，細菌則啟動“解磷程序”，把土壤裡難以利用的無機磷和有機磷一一釋放出來。被“解鎖”的磷在根表附近富集，等於送到植物嘴邊。一來一往，雙方在根表結成一筆“以碳氮換磷”的買賣。

“進一步的微生物群落實驗和低磷土壤實驗顯示，即便周圍細菌種類紛繁，植物也能吃到更多磷、長得更好。”在周儉民看來，這項研究首次揭示了植物與細菌之間的低磷共生關系，推翻了幾樁舊有的“想當然”：植物低磷時請的幫手，從來不隻有真菌﹔細菌也並非“獨立溶磷，讓植物坐享其成”﹔植物分泌有機酸，不只是自己溶磷，更是一聲“求援”。該研究為解決植物缺磷問題提供了一條新路徑。（記者晉浩天）