为湖南植物保护研究所绘制的插图中稿了

化感水稻对二氯喹啉酸敏感型与抗性型稗草的不同防御机制：特异代谢产物与根鞘微生物群的参与

化感水稻正日益被视为可持续杂草防控的一种极具潜力的策略。稗草对除草剂二氯喹啉酸的抗性已广泛发生，但化感水稻是否对除草剂敏感型和抗性型稗草表现出相同的防御效应仍不明确。本研究整合转录组、代谢组和宏基因组分析，探究化感水稻对二氯喹啉酸敏感型（S）与抗性型（R）稗草株系的响应。

研究发现，化感水稻采用了截然不同的化学防御策略：萜类物质（如鼠尾草酸、植物卡桑B、甘薯四氢呋喃）主要抑制敏感型稗草，而氨基酸（如哌可酸、L-谷氨酸、L-组氨酸）则是对抗抗性稗草的关键物质。相应地，萜类生物合成与氮代谢分别是敏感型、抗性稗草胁迫下最显著富集的通路。

此外，在敏感型稗草胁迫下，根系中萜类积累与水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）含量呈正相关。萜类和氨基酸均能与根鞘微生物组形成稳定的生态网络。功能宏基因组分析进一步表明，ABC转运体与群体感应通路在敏感型稗草胁迫下上调，而固氮作用在抗性稗草胁迫下占主导。

值得注意的是，氨基酸与氮代谢微生物构成了氮素相关生态网络，有助于提升土壤有效氮及水稻植株总氮含量。生物测定显示，外源施加哌可酸（≥40 μM）和L-组氨酸（80 μM）可抑制稗草幼苗生长，且对化感与非化感水稻均无不良影响。

服务对象 ： 湖南植物保护研究所，湖南农业科学院
发表时间： 2026年2月25日
发表期刊： Plant Biotechnology Journal
文章链接： https://doi.org/10.1111/pbi.70611