碳纳米溶胶（Carbon nanosol，CNS）是一种新型碳基纳米材料，在促进植物生长方面有着较大的应用潜力，然而其促生机制尚不明确。郑州院基因中心研究团队前期发现，在温室条件下CNS可以显著改善植物的根际微生物组（Journal of Nanobiotechnology，2023, 21:436）。为了深入解析CNS通过影响根际微生物组进而促进植物生长的调控机制，研究团队进一步开展了大田试验，相关研究论文“Manipulation in root-associated microbiome via carbon nanosol for plant growth improvements”近日在国际权威期刊《Journal of Nanobiotechnology》（中科院1区Top，影响因子10.6）在线发表。郑州院2021级硕士研究生程令通（现为浙江大学博士研究生）为论文第一作者，基因中心曹培健博士和金静静博士为论文通讯作者。

　　该研究通过高通量测序技术分析了大田环境中，在两种不同浓度CNS处理下，模式植物烟草根际和根内生微生物组的适应性变化。结果表明，CNS处理后土壤全氮和全磷含量显著升高，而有效磷含量和pH显著降低，土壤中蔗糖酶、β-1,4-木糖苷酶和多酚氧化酶活性均低于对照。微生物组分析显示，碳纳米溶胶处理不仅影响了根际微生物群落的结构和多样性，提高了微生物相互作用网络的稳定性，而且显著改变了有益微生物菌群的相对丰度，如鞘单胞菌、伯克霍尔德菌、青霉菌、菌丝疫霉菌和篮状菌等。为了验证潜在有益菌株的作用，从碳纳米溶胶处理的烟草根际样品中共分离出392株可培养细菌和44株可培养真菌。通过对碳纳米溶胶富集的菌株开展促生实验，筛选到具有显著促生效果的6株细菌和2株真菌，与植物共培养后，植株地上部和地下部生物量均显著高于对照。隔板促生实验显示，两株促生真菌通过挥发性有机物发挥促生作用。进一步的多组学分析表明，两株促生真菌可能通过激活植物中细胞壁形成、萜类合成和karrikin响应等信号途径调节植物的生长和发育。