华南农业大学根系生物学研究中心揭示芽孢杆菌抑制大豆-根瘤菌共生固氮的新机制

　　近日，资源环境学院根系生物学研究中心、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，梁翠月研究员课题组在Plant, Cell & Environment（中科院一区Top期刊，影响因子7.6）发表了题为“Bacillus suppresses nitrogen efficiency of soybean–rhizobium symbiosis through regulation of nitrogen-related transcriptional and microbial patterns”的研究论文，从植物-微生物互作层面揭示了芽孢杆菌抑制大豆-根瘤菌共生固氮效率的新机制。

 

　　提高豆科作物-根瘤菌共生固氮是促进农业绿色低碳发展的重要方面。但土著微生物会抑制豆科作物-根瘤菌共生固氮，因此限制了豆科作物生产中根瘤菌菌剂的推广应用。本研究从氮效率不同的大豆品种（黔豆7号和滇豆2号）根瘤中分离、纯化出两株慢生根瘤菌（Bra.Q2和Bra.D）和一株芽孢杆菌（Bac.B）。回接实验表明慢生根瘤菌显著提高了大豆的固氮能力和产量。然而，双接种芽孢杆菌和根瘤菌后，根瘤固氮效率显著下降。进一步通过转录组和微生物组分析发现，Bra.Q2与Bac.B之间存在拮抗作用，共同调控大豆根瘤的氮素同化和转运过程、以及根瘤中微生物群落的组成，从而影响大豆共生固氮的能力。综上所述，本研究揭示了芽孢杆菌通过影响大豆与根瘤菌的互作从而限制大豆固氮效率。以上结果为进一步解析大豆、根瘤菌和环境微生物的互作机制提供了新的思路，为优化根瘤菌菌剂应用提供了理论基础。

 

　　根系生物学研究中心博士后王天琪、陈倩倩和云南农业大学梁泉教授为该论文共同第一作者，田江研究员和梁翠月研究员为共同通讯作者。上述研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目资助。

 

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1111/pce.15023