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王秀荣课题组在Plant, Cell & Environment发表了题为“Arbuscular mycorrhizal fungi promote nodulation and N2 fixation in soybean by specific root exudates”的研究论文，发现AM真菌通过诱导根系分泌特定的类黄酮和酚酸化合物促进大豆结瘤固氮。
豆科植物与丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）、根瘤菌（rhizobia）的三重共生体系是农业生态系统的关键互作网络。AM真菌通过根外菌丝协助宿主植物吸收磷，根瘤菌则通过共生固氮为植物提供氮源。已有研究表明，AM真菌侵染可以促进豆科植物结瘤固氮（Wang et al., 2021），然而其潜在机制尚未阐明。
研究发现，接种AM真菌的大豆根系分泌物中含有较高的类黄酮和酚酸类化合物，其能显著促进大豆结瘤。并且，收集的菌根分泌物及其含有的类黄酮和酚酸类化合物能有效地促进根瘤菌的生长、趋化性和生物膜形成，外源添加人工组配的这些类黄酮和酚酸类化合物显著增强了大豆的结瘤固氮以及关键结瘤基因的表达。转录组测序发现，接种AM真菌的根系中苯丙烷代谢通路显著富集，编码该通路中起点酶和限速酶的关键基因GmPAL2.4显著上调。过量表达GmPAL2.4显著上调了与这些类黄酮和酚酸类化合物生物合成有关的基因的表达，从而增强了大豆结瘤固氮。该研究为通过应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径。
在读博士生李媛媛和毕业硕士生逯路文为该论文的共同第一作者，王秀荣教授为通讯作者，华南农业大学农学院刘向东教授、根系生物学研究中心田江研究员，南京农业大学资源与环境科学学院张瑞福教授，福建农林大学根系生物学研究中心廖红教授，澳大利亚西澳大学Hans Lambers教授参与了研究工作。该研究得到了国家重点研发计划重点专项（2021YFF1000500）和国家自然科学基金项目（32472824）的资助。
相关论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.15529
文图/资源环境学院
