提高养分资源利用效率是实现作物高产、资源高效和环境保护的基础。深入理解植物-土壤，尤其是根际互作过程及其调控机制，是挖掘作物生物学潜力，提高养分资源利用效率的关键。本群体在过去近20年中，在植物根际过程、根际调控机制和根际调控途径方面开展了创新性研究。本研究拟继续坚持上述研究方向，重点开展植物高效利用养分的生理与分子调控机制、根际生物互作过程的分子生物学和分子生态学研究。主要内容包括：养分作为营养或信号调节根系生长发育的分子生物学机制，根系吸收转运养分的分子机制；根际和菌丝际生物互作机制及其在养分转化中的作用；根际特定微生物群落的结构和功能及其与地上部生物多样性的互馈机制；创新稳定性同位素探针根际原位研究技术，揭示菌丝际微生态环境中菌根真菌与其它微生物间的相互关系及其对养分转化的作用机理，为认识根际生物间的互作过程及其分子调控机制，进一步提高养分资源利用效率奠定基础。

理解土壤-根际-根系互作过程及调控机制是挖掘作物生物学潜力、提高养分资源利用效率的关键。如何优化根系和根际过程来匹配地上部群体需求，是集约化生产体系中同步实现高产与养分资源高效所面临的重大科学问题。本群体围绕“作物高效利用养分资源的根际调控机理”这一主题，在集约化生产条件下重点开展了支撑作物高产高效群体的根系形态和分子生理机制，作物高产高效群体的关键根际过程及其调控、以及实现作物高产高效的农田养分资源高效利用的调控途径的研究工作，进展如下：1）提出集约化生产条件下玉米养分高效利用的理想根构型。遗传上证明了玉米根系性状与氮磷养分效率性状显著相关，在分子水平上揭示了玉米根系生长发育响应氮磷养分的作用机理及与地上部生长的协同机制，为基于根系生物调控的高产高效作物群体创建提供了新的理论依据。2）明确了局部养分供应对作物关键根际过程的影响以及提高养分效率的机理，揭示了根际微生物与植物互作强化根际效应的作用方式，探讨了地下根际互作与地上部生长之间的反馈机制，为创建养分高效利用的根际调控途径提供了新的理论支撑；3）在农田和区域尺度上发展和完善了土壤-作物综合管理理论，集成应用最佳养分管理技术突破高产与环境保护难以协调的矛盾，实现了绿色增产增效。在村域尺度上，创新了“科技小院”模式，实现小农户的绿色生产与可持续发展。在国家尺度，融合全国科研协作网、政府及企业合作网络等，集成区域土壤-作物系统综合管理技术模式，实现了以更低的环境代价实现作物高产。三年共发表SCI论文98篇，影响因子高于5的论文20篇，包括Nature 1篇，Trends in Plant Science 1篇，Global Change Biology 1篇，New Phytologist 2篇，Plant Physiology 2篇，Environmental Science & Technology 3 篇，Journal Experimental Botany 4篇等。获国家工程院院士1人、长江学者1人、国家优青1人、万人计划1人。培养硕士研究生120人，博士研究生62人，博士后6人。主办国际学术会议5次、国内学术会议4次，邀请国外专家来华讲学48人次，参加学术会议并做报告119人次，其中国际会议报告94人次。