根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质，是植物响应外界胁迫的重要途径，是构成植物不同根际微生态特征的关键因素，也是根际对话的主要调控者。根系分泌物对于生物地球化学循环、根际生态过程调控、植物生长发育等均具有重要功能，尤其是在调控根际微生态系统结构与功能方面发挥着重要作用，调节着植物-植物、植物-微生物、微生物-微生物间复杂的互作过程。植物化感作用、作物间套作、生物修复、生物入侵等都是现代农业生态学的研究热点，它们都涉及十分复杂的根际生物学过程。越来越多的研究表明，不论是同种植物还是不同种植物之间相互作用的正效应或是负效应，都是由根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。笔者带领的课题组近年来以水稻化感作用、药用植物地黄、太子参连作障碍以及牛膝连作促进等为研究对象，从宏基因组学、蛋白组学和代谢组学角度对这些现象中植物根系分泌物与微生物的相互作用关系领域进行了系统的研究。研究结果发现，化感水稻通过根系分泌的酚酸类化感物质促进了根际土壤中的粘细菌属微生物的生长增殖并最终影响的周围稗草的生长发育；长期单一种植下的地黄、太子参等药用植物则由于块根分泌的大量自毒物质促使了土壤中的尖孢镰刀菌等土传病原真菌的快速增殖，导致其下茬同类植物的病害加剧，最终产生连作障碍影响产量；与之相对，连作牛膝的根际土壤中甾醇等分泌物有利于芽孢杆菌属和类芽孢杆菌属等益生菌群的丰富度不断提高，促进了连作牛膝的生物量积累。可见，植物根系分泌物与根际特定微生物的相互作用过程是作物化感作用的重要过程，植物根系分泌的化感物质能够诱导根际特定微生物产生群体效应，致使这些微生物呈现爆发式的增长，并最终影响靶标植物的生长。在此基础上，笔者又进一步探索以微生物为主要制剂的生物菌肥在农业生产上消减连作障碍的应用，取得明显的增产效果。