近日，质量安全所农产品产地有机污染减控创新团队在国际知名期刊《Journal of Hazardous Materials》（JCR一区，2025 IF=11.3）上发表了题为“Rice recruiting resilience-conferring Enterobacter via enhanced proline and malic acid exudation under thiamethoxam stress”的研究论文。该研究首次系统阐明了水稻在新烟碱类杀虫剂噻虫嗪（THIA）胁迫下，通过重塑根系分泌物来“定向招募”特定益生菌，从而实现自身解毒与生长促进的分子机制，为发展绿色可持续的农业病虫害防控和环境污染修复策略提供了理论基础和技术路径。本所博士研究生王沛为论文的第一作者，质量安全所余向阳研究员、葛静研究员为通讯作者。
新烟碱类农药如噻虫嗪被广泛用于防治农业害虫，但其残留不仅对非靶标生物构成威胁，也会对作物本身产生氧化胁迫等负面影响。植物如何在这样的化学压力下生存并寻求帮助？本研究发现，当水稻遭受噻虫嗪胁迫时，并非被动承受，而是主动启动了一套精密的“呼救”系统。通过整合转录组学和代谢组学分析，团队发现噻虫嗪会显著干扰水稻的三羧酸（TCA）循环和氨基酸代谢通路。作为应激反应，水稻根系会大量分泌两种关键的小分子物质——脯氨酸（proline）和苹果酸（malic acid）。这两种分泌物并非简单的代谢副产品，而是扮演着“化学信使”的角色，能特异性地从土壤微生物群落中富集肠杆菌（Enterobacter），并通过上调肠杆菌的运动性基因（如fimA, csgC）和生物膜形成相关基因（如epsA, wcaA），增强细菌向根系移动并牢固附着的能力，完成从“招募”到“定殖”的关键一步。本研究不仅生动诠释了植物-微生物-环境三者间精妙的互作关系，更验证了植物在逆境下“cry for help”（呼救）假说在农药胁迫场景下的具体实现机制。这一发现为解决农业生产中面临的两大挑战——农药残留污染和作物抗逆性提升——提供了新思路。
基于此，团队提出“根际定向调控”（Rhizosphere directional regulation）的新理念，即通过人为干预或利用作物自身特性，精准调控根系分泌物组成，从而主动塑造一个有利于污染物降解和植物健康的根际微生物组。这为开发下一代绿色农药、微生物菌剂以及培育具有更强环境适应力的“智能”作物品种奠定了坚实的科学基础，对保障农产品质量安全和生态环境安全具有重要的意义。
本研究得到了国家重点研发项目（NO. 2023YFD1400903）和国家自然科学基金项目（NO. 32272600）的资助。