雜種優(yōu)勢(shì)通常指F1代雜交種在綜合農(nóng)藝性狀上優(yōu)于其親本自交系的現(xiàn)象。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)雜交育種理論與實(shí)踐多聚焦于高產(chǎn)、抗逆等地上部性狀的改良，而地下根系性狀則常被忽視，往往只能作為地上部選擇的間接結(jié)果被被動(dòng)接受，導(dǎo)致兼具高產(chǎn)潛力和養(yǎng)分高效利用能力的玉米品種較為缺乏。

11月28日，資源環(huán)境學(xué)院陳新平教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合慕尼黑工業(yè)大學(xué)在《自然通訊》雜志（Nature Communications）在線(xiàn)發(fā)表了題為《玉米根中抑制Massilia的根鞘與雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)》（Rhizosheath inhabiting Massilia are linked to heterosis in roots of maize）的研究論文，系統(tǒng)解析了玉米雜種優(yōu)勢(shì)形成并促進(jìn)氮素高效吸收與利用的微生物學(xué)機(jī)制，將有助于進(jìn)一步利用雜種優(yōu)勢(shì)改良玉米的養(yǎng)分利用效率，并為未來(lái)作物育種及有益微生物合成群落的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

團(tuán)隊(duì)利用多個(gè)玉米雜交群體，系統(tǒng)研究土壤微生物在雜種優(yōu)勢(shì)形成中的關(guān)鍵作用，并結(jié)合微生物組學(xué)、代謝組學(xué)及根系表型學(xué)等多組學(xué)方法，解析了菌株Massilia通過(guò)調(diào)控玉米根系側(cè)根發(fā)育與黃酮代謝途徑，在低氮脅迫增強(qiáng)玉米雜種優(yōu)勢(shì)的生物學(xué)機(jī)制，為揭示植物-微生物互作如何影響雜種優(yōu)勢(shì)的形成提供了新的生物學(xué)機(jī)制。

同時(shí)，研究創(chuàng)新性地引入了整合根系發(fā)育、分泌物和微生物互作的可遺傳性狀“根鞘”，發(fā)現(xiàn)較大的根鞘能夠招募在養(yǎng)分循環(huán)和脅迫適應(yīng)方面功能富集的有益微生物，尤其是Massilia。同時(shí)，可以有效減少土壤氮素的氣態(tài)損失。這為理解雜種優(yōu)勢(shì)形成機(jī)制提供了新的思路，也為作物育種提供了新的靶點(diǎn)。該性狀可通過(guò)優(yōu)化根系-微生物互作，提高氮利用效率、降低化肥投入并增強(qiáng)作物產(chǎn)量穩(wěn)定性，為綠色農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)。

學(xué)校資源環(huán)境學(xué)院、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究中心已畢業(yè)博士生何曉明（現(xiàn)德國(guó)波恩大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士后）和波恩大學(xué)Ling Gu博士為該文的第一作者。學(xué)校資源環(huán)境學(xué)院陳新平教授、西南大學(xué)客座教授（德國(guó)波恩大學(xué)）Frank Hochholdinger教授、西南大學(xué)客座教授 （德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)）于鵬教授為該文的通訊作者。該研究得到國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)體系項(xiàng)目（CARS-02-15）、西南山地生態(tài)農(nóng)業(yè)國(guó)家培育基地等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65829-2