根际微生物对大豆

芽孢杆菌对根瘤菌生长和结瘤的影响

4月27日，《国际微生物生态学杂志》在线发布了华中农业大学植物科学与技术学院李霞教授团队的最新成果。本研究揭示了不同土壤条件下大豆根际微生物的变化以及大豆根瘤菌与大豆的互作机制和根瘤定殖特异性，为提高大豆根瘤菌在环境适应性和逆境下的结瘤效率提供了重要的理论依据。

豆科植物-根瘤菌共生是植物-微生物共生的一种重要类型。这种共生关系的建立非常复杂，受到许多因素的影响。大豆、快生根瘤菌和慢生根瘤菌可以共存。然而，很久以前就发现两种根瘤菌与大豆的互作表现出明显的地理差异，即在我国东北和南方的大豆种植区，生长缓慢的根瘤菌是大豆的主要根瘤。然而，在黄淮海大豆主产区，快速生长的根瘤菌是优势根瘤菌。

由于这些主要大豆产区土壤酸碱度的差异，以前的研究表明根瘤菌在大豆根瘤中的定殖特异性可能主要由土壤酸碱度决定。大豆根际具有特定的微生物群落，受环境影响。然而，在不同的土壤类型中，大豆根际微生物的组成是否发生了变化，以及大豆根际微生物是否影响了两种根瘤菌与大豆之间的相互作用特异性，尚未见报道。

论文第一作者、华中农业大学博士后韩勤表示，他们发现三大大豆种植区的三种土壤(武汉酸性土壤、吉林中性土壤和河北碱性土壤)根际微生物的组成存在显著差异，根瘤菌与其他根际细菌之间存在显著的相互作用。

进一步的研究还发现根际微生物如芽孢杆菌和假单胞菌与根瘤中快速生长和缓慢生长的根瘤菌的定殖有关。值得一提的是，在培养的278个候选芽孢杆菌菌株中，蜡状芽孢杆菌群不仅能特异性地促进快生根瘤菌并抑制慢生根瘤菌的生长，还能缓解盐碱胁迫对快生根瘤菌结瘤的负面影响并增加其在根瘤中的定殖。

结果表明，根际细菌菌群在大豆根瘤菌-宿主相互作用和共生关系的形成中起着关键作用。这些发现为利用合成细菌群落提高大豆根瘤菌共生固氮效率提供了科学依据。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41396-020-0648-9