神奇的神經遞質！頂刊最新研究發現：多巴胺竟能調控植物根際微生物群落

長久以來，多巴胺被認知為動物與人體專屬神經遞質，主要管控神經信號傳導、情緒調節、內分泌穩態，幾乎不會和植物根系、土壤微生物產生關聯。

2026 年 7 月 29 日發表在《Nature Communications》的研究。本次研究跳出傳統認知，系統證實植物根系分泌的多巴胺可作為關鍵信號分子，深度參與根際微生物組的組裝、篩選與穩態維持，搭建起植物根系、多巴胺信號、土壤菌群三者的調控網絡，刷新了學界對植物次級代謝物功能、根際微生態構建機制的理解，為抗逆育種、農田土壤微生物改良、綠色農業開發提供全新方向。

植物內源多巴胺的合成與根系分泌規律

研究證實絕大多數陸生植物均可自主合成多巴胺，合成通路集中在根系表皮細胞。植物遭受病害、干旱、重金屬脅迫時，根系多巴胺合成量顯著上調，并主動釋放至根際土壤。多巴胺在土壤中穩定性適中，既能近距離擴散形成濃度梯度，又不會快速降解，可形成根系周邊由近及遠遞減的信號濃度圈。

不同于動物依靠多巴胺完成神經電信號傳遞，植物無神經系統，多巴胺不承擔神經功能，而是作為胞外信號物質與抗氧化物質雙重存在。一方面清除根系活性氧緩解脅迫損傷，另一方面作為跨界化學信號，定向篩選土壤微生物，成為植物調控根際菌群的 “化學指令”。

多巴胺選擇性篩選菌群：促進有益菌定植，抑制致病菌富集

多巴胺對根際微生物存在顯著的選擇性馴化，并非廣譜促進或抑制微生物生長。研究通過體外培養、根際宏基因組測序驗證：低濃度多巴胺顯著促進假單胞菌、芽孢桿菌、叢枝菌根真菌等促生有益微生物的趨化運動、增殖與根系黏附。這類有益菌可溶磷解鉀、分泌抑菌物質，提升植物抗病抗逆能力；多巴胺可上調有益菌趨化受體基因，驅使菌群向根系富集。

與之相反，高濃度多巴胺會抑制疫霉菌、鐮刀菌等土傳病原菌的孢子萌發與菌絲生長。病原菌細胞膜受體可識別多巴胺并啟動毒性相關基因沉默，大幅降低根系侵染效率。多巴胺形成濃度梯度分層調控：根系近處高濃度抑菌，根系外圍低濃度富集有益菌，構建一層 “近根防病、遠根促生” 的根際菌群防護圈層。

多巴胺介導植物 - 微生物互作的雙向反饋環路

該調控不是植物單向支配菌群，而是完整雙向閉環。多巴胺重塑根際菌群結構后，富集的有益微生物可代謝降解土壤有毒物質、分泌生長素、改善根系養分吸收效率，反過來刺激植物根系分泌更多多巴胺，形成正向增益循環。當土壤病原菌過多，根系分泌多巴胺增多，抑菌同時招募益生菌；菌群穩態恢復后，多巴胺分泌回落至基礎水平，避免代謝過度消耗。

此外，多巴胺可調控根系細胞壁修飾基因，改變根系表面多糖、蛋白組成，優化微生物附著位點，從植物根系結構層面配合菌群組裝。實驗發現多巴胺合成缺陷突變株根際菌群多樣性大幅下降，致病菌豐度暴漲，植株更容易爛根枯萎；外源回補多巴胺即可恢復正常菌群結構，直觀證明多巴胺是菌群組裝不可缺少的調控因子。

這項 研究打破多巴胺僅限動物神經調控的固有認知，明確植物根系分泌多巴胺是根際微生物組組裝的關鍵調控信號。多巴胺依靠濃度梯度分層管控微生物，聚攏促生有益菌、壓制土傳致病菌，并與根際菌群形成雙向調控閉環，兼顧植物抗逆、養分吸收與根系健康。