近日，資源環(huán)境學院根系生物學研究中心、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室王秀榮課題組在Plant, Cell & Environment發(fā)表了題為“Arbuscular mycorrhizal fungi promote nodulation and N2 fixation in soybean by specific root exudates”的研究論文，發(fā)現(xiàn)AM真菌通過誘導根系分泌特定的類黃酮和酚酸化合物促進大豆結(jié)瘤固氮。

　　豆科植物與叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）、根瘤菌（rhizobia）的三重共生體系是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的關鍵互作網(wǎng)絡。AM真菌通過根外菌絲協(xié)助宿主植物吸收磷，根瘤菌則通過共生固氮為植物提供氮源。已有研究表明，AM真菌侵染可以促進豆科植物結(jié)瘤固氮（Wang et al., 2021），然而其潛在機制尚未闡明。

　　研究發(fā)現(xiàn)，接種AM真菌的大豆根系分泌物中含有較高的類黃酮和酚酸類化合物，其能顯著促進大豆結(jié)瘤。并且，收集的菌根分泌物及其含有的類黃酮和酚酸類化合物能有效地促進根瘤菌的生長、趨化性和生物膜形成，外源添加人工組配的這些類黃酮和酚酸類化合物顯著增強了大豆的結(jié)瘤固氮以及關鍵結(jié)瘤基因的表達。轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)，接種AM真菌的根系中苯丙烷代謝通路顯著富集，編碼該通路中起點酶和限速酶的關鍵基因GmPAL2.4顯著上調(diào)。過量表達GmPAL2.4顯著上調(diào)了與這些類黃酮和酚酸類化合物生物合成有關的基因的表達，從而增強了大豆結(jié)瘤固氮。該研究為通過應用特定的合成化合物提高豆科作物共生固氮效率提供了重要途徑。

　　在讀博士生李媛媛和畢業(yè)碩士生逯路文為該論文的共同第一作者，王秀榮教授為通訊作者，華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院劉向東教授、根系生物學研究中心田江研究員，南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院張瑞福教授，福建農(nóng)林大學根系生物學研究中心廖紅教授，澳大利亞西澳大學Hans Lambers教授參與了研究工作。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃重點專項（2021YFF1000500）和國家自然科學基金項目（32472824）的資助。

　　相關論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.15529

文圖/資源環(huán)境學院