杂种优势通常指F1代杂交种在综合农艺性状上优于其亲本自交系的现象。长期以来，传统杂交育种理论与实践多聚焦于高产、抗逆等地上部性状的改良，而地下根系性状则常被忽视，往往只能作为地上部选择的间接结果被被动接受，导致兼具高产潜力和养分高效利用能力的玉米品种较为缺乏。
11月28日，资源环境学院陈新平教授团队联合慕尼黑工业大学在《自然通讯》杂志（Nature Communications）在线发表了题为《玉米根中抑制Massilia的根鞘与杂种优势相关》（Rhizosheath inhabiting Massilia are linked to heterosis in roots of maize）的研究论文，系统解析了玉米杂种优势形成并促进氮素高效吸收与利用的微生物学机制，将有助于进一步利用杂种优势改良玉米的养分利用效率，并为未来作物育种及有益微生物合成群落的应用提供理论依据。
团队利用多个玉米杂交群体，系统研究土壤微生物在杂种优势形成中的关键作用，并结合微生物组学、代谢组学及根系表型学等多组学方法，解析了菌株Massilia通过调控玉米根系侧根发育与黄酮代谢途径，在低氮胁迫增强玉米杂种优势的生物学机制，为揭示植物-微生物互作如何影响杂种优势的形成提供了新的生物学机制。
同时，研究创新性地引入了整合根系发育、分泌物和微生物互作的可遗传性状“根鞘”，发现较大的根鞘能够招募在养分循环和胁迫适应方面功能富集的有益微生物，尤其是Massilia。同时，可以有效减少土壤氮素的气态损失。这为理解杂种优势形成机制提供了新的思路，也为作物育种提供了新的靶点。该性状可通过优化根系-微生物互作，提高氮利用效率、降低化肥投入并增强作物产量稳定性，为绿色农业提供理论依据。
学校资源环境学院、长江经济带农业绿色发展研究中心已毕业博士生何晓明（现德国波恩大学农学院博士后）和波恩大学Ling Gu博士为该文的第一作者。学校资源环境学院陈新平教授、西南大学客座教授（德国波恩大学）Frank Hochholdinger教授、西南大学客座教授 （德国慕尼黑工业大学）于鹏教授为该文的通讯作者。该研究得到国家玉米产业体系项目（CARS-02-15）、西南山地生态农业国家培育基地等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65829-2
