植物根际微生物通常被视为促进植物生长的“盟友”，但这一固有认知正面临新的挑战。近日，微生物代谢全国重点实验室周宁一教授团队在《Nature Communications》上发表题为“Rhizobacteria opportunistically boost colonization and impair plant fitness by degrading plant-derived coumarins under iron deficiency”的研究论文。该研究首次发现，在缺铁胁迫下，根际特定微生物能够通过分解代谢植物分泌的香豆素，实现自身在根部的机会性定殖，进而阻碍宿主的铁吸收并抑制其生长。上海交通大学毕业博士研究生顾怡超为论文第一作者，周宁一特聘教授为通讯作者，本室为第一通讯单位。

植物通过合成并分泌多种次级代谢产物以响应环境中的生物或非生物胁迫。香豆素及其衍生物是多种植物（包括模式植物拟南芥Col-0）在铁缺乏条件下显著合成并分泌的根际分泌物，因其具有促进植物铁吸收的功能而受到广泛关注。研究人员前期筛选出一株能够以香豆素为唯一碳源生长的降解菌株（NyZ480）¹，并系统阐明了其分解代谢途径²。进一步研究表明，菌株NyZ480通过其体内冗余的还原酶XenA，能够广泛降解简单香豆素，从而使菌株能够抵抗此类化合物的抑菌作用；此外，研究人员利用香豆素合成缺陷型拟南芥（f6‘h1）及香豆素降解基因敲除的NyZ480突变体生理实验，证实香豆素及秦皮素的完全降解过程均由菌株NyZ480中相同基因元件编码的酶蛋白所催化，从而实现菌株在拟南芥根部的机会性定殖，并直接导致植株铁含量下降，生长受到显著抑制（图1）。环境微生物基因组分析显示，负责香豆素降解起始反应的XenA在自然界中广泛分布且具有高度冗余性。除NyZ480外，研究人员的另一株假单胞菌（NyZ490）同样表现出类似特性。表明，微生物通过降解植物源香豆素进而影响植物生长的互作现象，并非偶然发生的个别案例，而是一种潜在的普遍生态机制。该研究从微生物分解代谢的视角，揭示根际微生物可通过特异性分解代谢植物分泌物进而影响植物生长的机制，为理解根际微生态系统的复杂性提供了重要的理论依据。同时，为农业可持续发展提供了新思路：在开发微生物菌剂时需规避可能“窃取”植物营养的菌株，未来可通过精准调控根际代谢网络与微生物群落，实现作物的少肥增效与绿色抗逆。

图1 Pseudomonas sp. strain NyZ480降解香豆素的途径及其对拟南芥生长的影响

研究工作获得教育部基础学科及交叉学科突破计划（JYB2025XDXM906）和微生物代谢全国重点实验室自主研究课题（SKLMMCX25-03）的资助。在研究开展过程中，上海交通大学生命科学技术学院袁政教授、龚清秋长聘副教授以及浙江工业大学的陆涛副教授提供了宝贵协助，特此致谢。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71037-3

参考文献

1. Gu, Y., Li, T., Yin, C.-F. & Zhou, N.-Y. Elucidation of the coumarin degradation by Pseudomonas sp. strain NyZ480. J. Hazard. Mater. 457, 131802 (2023).

2. Gu, Y., Li, T. & Zhou, N.-Y. Redundant and scattered genetic determinants for coumarin biodegradation in Pseudomonas sp. strain NyZ480. Appl Environ Microbiol 89, e01109-23 (2023).