Science（IF=63.714）丨改写植物学教科书！植物根系解锁全新“避腐智慧”，靠pH梯度精准规避腐烂区域

自达尔文时代起，学界熟知向重力、向光、向水、向盐等植物向性，均由非生物信号驱动。土壤中大量植物残体腐烂，会富集致病微生物，直接接触会抑根、诱发病害；但固着生长的植物能否提前感知、主动避开腐烂危险区，始终是未知空白。动物会本能远离腐坏环境，植物根系是否拥有同款避险策略？根系依靠何种土壤信号识别腐烂微域？感知、弯曲生长的分子通路是什么？该现象是否为广谱植物共性？

2026年7月9日，西北农林科技大学张余周教授团队在《Science》上在线发表了题为“Roots navigate around decay regions by sensing local pH gradients”的研究论文。该研究通过系统的生物学实验（涵盖自然土壤和分体琼脂系统）与多组学分析（微生物组学、代谢组学、转录组学），首次发现并定义了植物根系的一种全新向性运动—“避腐性”（Saprotropism）。

核心研究结论：

该研究发现植物存在全新根系定向生长特性 saprotropism（避腐性），拟南芥、小麦、番茄等单双子叶植物根系均可主动绕开植物残体腐烂区域。腐烂组织经腐生真菌分解持续释放有机酸，在周边土壤形成稳定酸性 pH 梯度，该 pH 差异是根系识别腐烂区域的核心信号，人工模拟酸性梯度可重现根系回避行为，且根系仅规避植物源腐化物，对动物腐体无响应。分子机制上，根表皮 RGF-RGFR 复合物感知两侧酸碱度差异，诱导脱落酸 ABA 不对称分布，改变根尖微管排布，造成细胞不均等伸长，驱动根系向中性土壤侧弯曲。腐烂微区病原风险高，该 pH 感知避险策略让植物无需接触有害物质即可提前规避胁迫，完善了根系向性理论体系。研究阐释了植物、腐生微生物与土壤微环境的地下互作新模式，同时解释农田秸秆还田后作物根系分布特征，为秸秆管理、土传病害绿色防控提供理论依据。

一种指导根系趋腐性以应对微生物分解过程的分子框架