来自入侵性乳草（Lactuca serriola）种子的内生细菌在磷缺乏时增加土壤有效磷

入侵杂草中的隐形帮手

许多农民和生态学家担心入侵杂草，因为它们会挤压本地植物并改变生态系统的运作方式。本研究揭示了一个意想不到的转折：一种常见的入侵野生莴苣（Lactuca serriola）在其种子内部携带有助于释放贫瘠土壤中难以获取磷的有益细菌。由于磷是植物生长的关键元素，且在全球范围内经常短缺，了解这些微小伙伴如何改变土壤肥力，可能会重塑我们对杂草以及未来生物基肥料的看法。

在种子中旅行的微小伙伴

植物在扩散到新地点时并非孤身一人。它们随种子一起携带着被称为种子内生细菌的微观乘客，这些细菌安居在种子组织内部。不同于必须在外界土壤中后期到达的微生物，这些细菌与幼根一同起步，使它们更容易占据植物周围的根际。早期研究表明，这类种子细菌能帮助野生莴苣抵御干旱。本研究中，研究者提出了一个新问题：这些随行微生物是否也能帮助植物获取磷——一种常常以根系无法轻易利用的形式被锁存的必需养分？

在实验室里构建微生物团队

研究团队从韩国两个地点采集的入侵野生莴苣种子中，先前已分离出来自多个属的多样细菌群。本研究着重考察这些细菌在实验室测试中，从不溶性矿物中释放磷的能力。首先他们测定了单菌株的表现，然后构建“合成群落”：将所有菌株混合的组合，以及逐一缺失某一菌株的对照混合。通过比较每种混合物产生的可溶性磷含量，研究者能够识别出某些菌株在共同作用时比单独作用更有效的情形，揭示协同（“增效”）效应以及相互干扰的组合。

从试管到土壤栽培

为了检验这些在体外表现出潜力的细菌是否也会改变活体植物周围的土壤条件，研究者将表面消毒的野生莴苣种子包被上单一菌株或在实验室中显示出强效的精心挑选的菌株配对。然后他们将植物种植在含唯一磷源为难溶的磷酸钙的简单无菌土壤混合物中，并用不含额外磷的养分溶液供养，以模拟磷缺乏环境。在数周内，他们追踪植物生长、根/茎的生物量比、叶片磷含量、土壤有效磷、土壤有机碳以及pH值的变化。

土壤变得更富饶但植物表现平平

接种细菌并未显著增加植物自身的生长：不同处理间的地上部和根系重量保持相似。然而，植株下方的土壤呈现出不同的景象。与未接种的对照相比，几乎所有细菌处理都提高了磷缺乏条件下土壤中植物可利用磷的含量。一些双菌株组合尤其有效，使可利用磷达到高于任一单株所能达到的水平，这是明显的协同作用迹象。有趣的是，土壤可用磷与土壤有机碳以及根/茎质量比呈负相关。换言之，随着土壤中可用磷增加，植物相对减少对根系的投资，而土壤中残留的碳通常趋于下降，可能是因为微生物在为释放磷而工作时消耗了这些碳作为能量来源。

重新思考入侵植物的角色

这项研究表明，像野生莴苣这样的入侵植物可能不仅通过叶片和根系改变土壤肥力，还通过藏在种子内部的隐形伙伴发挥作用。种子携带的细菌团队能够在贫瘠土壤中增加可用磷，而且某些菌株配对远比其他配对更有效。对普通读者而言，关键结论是“有害”的杂草的部分成功可能归功于帮助它们利用被锁定养分储备的“有益”微生物。同时，这些细菌共生体未来可能被开发为改善农业磷利用的生物工具，减少对开采肥料的依赖，并揭示植物入侵与土壤微生物之间多么紧密地相互交织。

引用: Kim, TM., Jeong, S., Choi, B. et al. Seed endophytic bacteria from invasive Lactuca serriola increase soil available phosphorus under phosphorus deficiency. Sci Rep 16, 8748 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40933-5

关键词: 磷循环, 种子内生菌, 入侵植物, 土壤微生物, 植物–微生物相互作用