倉廩實，天下安。一直以來，糧食安全都是國之大者。其中，水稻作為全球近半人口的主糧作物，其產量直接影響糧食安全，而分蘖數是決定水稻產量的核心農藝性狀，受遺傳和多種環境因子調控。長期以來，根際微生物群落是否參與調控分蘖形成及其分子機製，一直是學界未解之謎。闡明這一問題，將為微生物農業應用及作物綠色增產提供革命性突破。

2025年4月，意昂3体育官网生命科學學院白洋團隊和合作者，在《細胞》發表重磅研究成果，首次系統揭示了根際微生物組調控水稻分蘖的功能與分子機製，成為植物-根際微生物互作研究的教科書級範例。該研究充分延續了白洋團隊2025年3月在《細胞》發表的全球首個作物根際微生物基因組數據庫的成果，進一步利用豐富的菌種資源挖掘調控水稻分蘖的重要菌株。兩項研究形成一個“數據挖掘-功能機製解析”的完整閉環，標誌著植物微生物組研究從描述性科學邁向功能機製解析與工程化應用的新紀元，為作物增產與糧食安全提供了突破性科技支撐。

白洋在工作中

僅僅相隔一月余，便有兩項重量級成果先後問世，白洋及其團隊的成就引得業界驚嘆。而白洋又帶領團隊埋首於新的培養皿中，因為他堅信，在那裏，一場顛覆性的綠色革命正悄然孕育。

一場跨越6年的馬拉松

與北京相隔數千裏的廣東，182個品種的水稻在潮濕的季風中搖曳。嶺南雨熱同期，水稻一年可以種植兩季，收割兩次，其中的某些地區，水稻甚至可以一年種3季，收割3次。

2019年，白洋聯合崖州灣國家實驗室/中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋研究員、華南農業大學儲成才教授、南方科技大學黃安誠研究員、中山大學腫瘤防治中心高嵩研究員帶領的5個頂尖科研團隊聯合攻關，組建了一個覆蓋微生物學、作物遺傳學、天然產物化學的攻關聯盟，開始了對根際微生物群落是否參與調控分蘖形成及其分子機製的探索。

6年，2000多個日子，十幾季的生長與成熟，反復的實驗。研究團隊在廣東的兩塊試驗田內布下了“天羅地網”：他們對182種水稻進行了重復種植，便得到了1000余個樣本構成的龐大數據矩陣。

基於這182個水稻品種的基因組數據，團隊通過分蘖表型與根際微生物組數據的關聯分析，發現根際微生物組對分蘖數變異具有顯著的解釋力（28.2%），且根際微生物組與基因型的互作效應占基因型總解釋量的79.9%，這一結論令團隊眾人欣喜不已。不僅如此，在兩個獨立試驗田環境中，團隊鑒定出12個與分蘖數顯著相關的細菌菌屬：7個正相關菌屬和5個負相關菌屬。

簡單來說，大眾傳統認知中，水稻分蘖的性狀主要受水稻自身基因調控。然而，白洋團隊通過近2000個樣本的田間觀察發現，即使基因型相同的水稻，在農田中的分蘖性狀也會出現遠超自然變異的顯著波動。也就是說，除了基因，水稻的“日常飲食”以及與水稻朝夕相處的“微生物小夥伴”，在其中扮演著重要角色。

通過研究，團隊發現並證實了特定的根系微生物（如微小桿菌屬）能夠顯著影響水稻的分蘖能力。再結合微生物組學提供的宏觀框架（確認微生物參與）和化學生物學提供的突破口（鎖定微生物分泌的功能物質及其在水稻中的受體蛋白），他們不僅明確了微生物的參與，更在分子層面揭示了其作用機製。

白洋和團隊成員在實驗室

長達6年的研究時間裏，團隊成員始終秉持嚴謹求實的工作原則——田間現象必須實驗室重現，活性物質必須解析機製，最終再回歸田野驗證。這種“田間大數據篩選—> 實驗室機理深挖—> 結構層面解析—> 田間應用驗證”的閉環研究範式，在該領域堪稱首創，在許多重要關頭，成為了團隊取得突破的關鍵，也為未來農業微生物研究提供了新思路。

數量龐大的研究對象只是研究必須克服的基礎性困難。6年間，還有許許多多意料之外的挑戰埋伏在研究道路上：分蘖研究體系在實驗室中的建立、功能化合物的發現，以及這些化合物與受體結合的晶體結構解析，其中每一步的推進都伴隨著諸多不確定性，但每一次突破也都帶來了令人振奮的進展。

水稻分蘖機製研究的成功，證明了在不改變作物基因的前提下，通過調控微生物來改善作物性狀的可行性，為綠色農業開辟了新途徑。如今，看著試驗田裏金黃的稻浪，白洋的思緒已然飛向更廣袤的田地——如何推動成果落地，產生社會價值，白洋積極思索著。

白洋在實驗室指導學生

一段充滿挑戰的冒險之旅

這一成果的取得離不開白洋長久以來在根際微生物領域的積累和探索。今年3月，白洋團隊建立的作物根際微生物組數據庫（CRBC/CRVC）正式公布，數據庫收錄了6699個細菌基因組和9736個病毒基因組，將已知微生物物種數擴展近3倍。

數據庫裏，這些肉眼難辨的微生物，在白洋眼中構成一個比銀河系更浩瀚的宇宙——不僅奧秘無窮、充滿樂趣，更藏著解決全球糧食安全以及綠色農業發展的生命密碼。

白洋解釋稱，植物根際是招募周圍土壤中各種微生物的核心區域。這些微生物定植在根的表面和內部，共同構成根際微生物群落，深刻影響宿主植物，特別是農作物的生長和健康。而數據庫的建立，能夠進一步推動作物根際微生物組研究向機製性、基因組層面的研究進展，並最終促進綠色農業的發展。

白洋生活照（圖片由受訪者提供）

作為中國最早涉足根際微生物學研究的學者之一，白洋在這一領域其實算是“半路出家”。

在風景秀麗的珞珈山畔，白洋度過了自己本科和碩士的時光，幾年間，他打下了紮實的生物學研究基礎。談及大學時的專業選擇，白洋笑言，“當時都說‘21世紀是生物的世紀’，那時候少年熱血，覺得自己得為社會做點實事，所以懷揣著夢想，走進了‘生物的世紀’”。碩士階段，白洋考慮到當時國內植物學的發展態勢良好且與國際差距相對較小，於是選擇了在植物學繼續深耕。直到去德國讀博，白洋依舊穩穩當當地走在植物學研究的道路上。

轉折發生在白洋博士後階段。白洋愛人的導師是當今微生物組學領域的奠基人之一，受其啟發，他敏銳地洞察到這一剛剛興起的研究領域有著廣闊的發展空間。盡管這意味著放棄已有的課題成果和此前多年的諸多積累，再三思索後，白洋還是毅然轉向了微生物組學的研究，成為了中國在該領域早期的探索者。

這是一次大膽的挑戰，也是一次充滿未知的冒險。一切清零，從頭來過，在這片當時尚未有很多人涉足的“蠻荒之地”，白洋沒有畏縮與猶疑，先“開墾”了再說。博後期間，他惡補跨學科研究需要掌握的各種知識，積極與相關領域的學者溝通交流，經過幾年的不懈努力，他突破了“根際微生物中可培養比例不足1%”的傳統認知，建立了根際微生物的高通量分離培養體系，成功培養了模式植物擬南芥根際中60%以上的細菌種類。這一工作使根際菌群的功能研究成為可能，為微生物組領域從基於測序的描述性研究邁向功能與機製解析奠定了堅實基礎。

彼時，身處異國，導師常常對白洋說，希望他學成以後，能把德國的科研和創新體系帶回中國，讓科研的火種在古老的東方大地燒得更旺些。殷切的囑托深深地激勵著白洋，讓他更感身上的責任之重。

2016年，白洋帶著在微生物組學領域的積累和滿腔熱情，回國發展，先後在中科院和意昂3体育官网工作。來到意昂3体育後，他持續深耕於根際微生物的相關研究，致力於發現微生物在植物生長和健康中的新功能，並期望將研究拓展至真菌、病毒等更多微生物類群的研究。

回國這些年，白洋欣喜於國內科研界翻天覆地的嶄新變化，遍地開花般的成果更讓白洋產生一種時不我待的迫切感。如今，研究之余，他還肩負著每年超100課時教學重任。他笑言，回國後，自己反倒更“卷”了，很多時候除了睡覺就是科研。但他並不覺得自己多麽辛苦， “為科學工作，其實價值感拉滿，即使‘007’，也其樂無窮”。

白洋帶兒子在“科學探索獎”領獎現場（圖片由受訪者提供）

一份始終如一的熱愛

一路走來，白洋的科研之路充滿挑戰，但他內心深處對科研價值的認同、對解決問題的熱情以及“為科學工作”的強大內驅力，讓他每每在困難面前，愈戰愈勇。無論身處何方，無論何種身份，20余年來，白洋對科研的那份熱愛始終不曾褪色。

在他看來，科學研究的生命力在於拓展人類認知邊界，研究必須立足原創並針對重要科學問題展開，去努力實現從“0”到“1”的突破。同時，現代科研的復雜性，要求研究者必須學會合作，實現優勢互補。“作為研究者，我們必須明確自身目標，了解自身邊界，在非自己專業領域的關鍵環節，積極尋求合作。這也要求我們樹立終身學習的觀念，將學習‘常態化’，保持開放的心態。”

對青年研究者，他希望大家都能集中精力努力做好重要的事，並認識到科研回報的長期性。“如果我們把一個領域的知識比作一顆樹，那麽那些越接近樹幹的、能夠延伸新枝的枝丫肯定就越重要。”白洋補充道。

白洋最看重的還是執行力。一個好想法固然重要，但將其高質量地完成才是研究者的核心競爭力。“做博後時，我的導師跟我說過一句話，‘聰明人常有相似的想法’，一開始我不以為然，後來有次學術會議上，一位與我相隔千萬裏的學者做了一個跟我幾乎完全一樣的墻報，我們倆互相不認識，墻報內容在那之前也沒可能泄密。”這段經歷，帶給白洋極大的觸動，其中細節，他至今記憶猶新，這也督促他在其後的研究中，不敢有絲毫的拖延和懈怠，“現在我也常跟學生說，光有想法還差得遠，關鍵是要把想法做出來，最後一較高下的還是完成度”。

白洋和團隊成員合影（圖片由受訪者提供）

從植物學到微生物組學，從實驗室走向廣袤的田間地頭，白洋探索生命奧秘、服務國家需求的初心始終如一。他篤定著，那些潛藏在植物根系周圍的微小生命，蘊藏著保障未來糧食安全、實現綠色農業的巨大潛能。未來，他將帶領團隊繼續在這條充滿挑戰與希望的道路上闊步前行，“除了基礎研究，接下來希望能把研究成果進一步產業化。作為科研工作者，讓科研成果惠及社會和大眾，本就是我們的責任”。

白洋，意昂3体育官网生命科學學院、意昂3体育-清華生命科學聯合中心研究員，博士生導師。長期從事根際微生物組與植物互作領域的研究，從菌群與植物協同互作的角度探索植物生長與健康的機理。研究成果以通訊作者身份發表在Cell、Nature、Science、Nature Biotechnology、Nature Microbiology等期刊，入選2022、2023、2024年度科睿唯安“全球高被引科學家”。主持國家重點研發專項“非病原微生物與農作物良性互作機理”、國家自然科學基金委重點項目等課題。入選青年千人計劃、萬人計劃領軍人才、Rising Stars in Plant Sciences 2022，獲得CSPB傑出青年科學家獎，第五屆騰訊“科學探索獎”。