根系分泌物是植物与土壤之间进行物质和能量交换以及信息传递的重要媒介，同时也是决定根际微生态系统活力与功能特征的关键驱动力。植物根系分泌物化学组成复杂多样，涵括了碳水化合物、有机酸、氨基酸、脂类以及多种次级代谢物。这些代谢产物在植物养分资源获取和胁迫响应中发挥着特定功能，并在多变环境中表现出较强的可塑性，为深入理解植物如何优化根际养分获取策略提供了独特的研究视角。然而，由于森林根系分泌物野外采集技术的限制，加之其化学组成复杂、功能难以直接验证，目前对多变环境下植物根系分泌物变化特征变化及其生态功能的理解仍面临诸多挑战，相关理论认识尚不完善。

为此，中国科学院成都生物研究所尹华军研究团队以青藏高原亚高山针叶林典型树种---急尖长苞冷杉（Abies georgei）为研究对象，通过沿海拔梯度对根系分泌物和根系样品进行原位采集，并结合化学信息学方法，将非靶向代谢组学数据转化为可量化的代谢性状。在此基础上，系统探讨了海拔梯度下根系分泌物化学特征与根系养分获取策略之间的协调关系。研究发现，随着海拔升高，急尖长苞冷杉的根系分泌物化学多样性显著下降；同时，其化学组成特性呈现出极性减弱、氢键受体数量减少和芳香性增强的趋势，这表明，树木根系分泌物介导的养分获取功能逐渐由低海拔以初级代谢物为主的促进养分获取功能，向高海拔以芳香类物质为主的化学防御功能转变。与此同时，随着海拔升高，树木根系的养分获取策略从以高根组织密度为特征的保守型（即高防御、低获取能力），向以高根氮含量为特征的快速获取型（即高获取、低防御能力）转变。这表明在海拔梯度下，树木除了在根系自身功能上存在养分获取与防御之间的权衡关系外，更重要的是，与其根系分泌物化学特性介导的养分获取策略之间也表现出明显的功能互补性。此外，根系分泌物与根系养分策略之间的协同互补关系主要受气温和土壤氮有效性共同调控。本研究结果为科学认识树木根系分泌物组成与其经典根系资源获取策略协同关系提供了野外实证证据，丰富并拓展了多变环境下植物根际养分获取策略与适应性机理的理论认识。

图1 急尖长苞冷杉根系分泌物化学组分及其沿海拔梯度的变化规律

图2 急尖长苞冷杉根系分泌物的化学性状与根系功能性状之间的关系

图3 海拔梯度下根系分泌物化学性状与根系资源获取策略度之间协调模式概念框架图

上述研究结果近期以“Shifts in root exudate composition coordinate with root resource conservation along an elevation gradient”为题，在线发表于生态学领域国际著名期刊Journal of Ecology（2025）上。该论文第一作者为中国科学院成都生物研究所博士生杨涵，通讯作者为尹华军研究员和张佩佩助理研究员。本研究得到了国家自然科学区域联合基金项目、中国科学院“西部之光”交叉团队项目、西藏自治区科技计划项目和四川省自然科学基金等项目联合资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.70064