圖片來源：《國際微生物生態學會雜誌》
近日，《國際微生物生態學會雜誌》在線發表了華中農業大學植物科學技術學院教授李霞團隊最新成果。該研究揭示了不同土壤條件下大豆根際微生物的變化及其調控快、慢生根瘤菌與大豆互作及在根瘤中定殖特異性的機制，為大豆根瘤菌環境適應性和逆境下提高結瘤效率提供了重要的理論依據。
豆科植物—根瘤菌共生是植物—微生物共生的一種重要類型，這種共生關係的建立非常複雜，受多種因素的影響。大豆與快生根瘤菌和慢生根瘤菌均能互作共生。但人們很早以前就發現，這兩種根瘤菌與大豆互作呈現明顯的地理性差異，即在我國東北和南方大豆種植區，大豆根瘤主要以慢生根瘤菌為主；而在黃淮海大豆主產區，大豆根瘤以快生根瘤菌佔絕對優勢。
由於這些大豆主產區土壤酸鹼性不同，以往的研究認為，根瘤菌在大豆根瘤中定殖特異性可能主要由土壤酸鹼性決定。大豆根際具有特定微生物群落並受到環境影響。但是在不同土壤類型中，大豆根際微生物構成是否發生變化，大豆根際微生物是否影響兩種類型根瘤菌與大豆的互作特異性還尚未報導。
論文第一作者、華中農業大學博士後韓琴介紹，他們發現，來自三個大豆主栽區的三種類型土壤（武漢酸性、吉林中性和河北鹼性）中，根際微生物的組成存在顯著差異，而且根瘤菌與其他根際細菌存在明顯互作關係。
進一步研究還發現，芽孢桿菌和假單胞菌等大豆根際微生物與根瘤中快生、慢生根瘤菌的定殖有關。值得一提的是，在培養的278株候選芽孢桿菌中，蠟樣類芽孢桿菌組不僅能特異性地促進快生根瘤菌，抑制慢生根瘤菌的生長，還能緩解鹽鹼脅迫對快生根瘤菌結瘤的負面影響，增加其在根瘤中的定殖。
研究結果證明，根際細菌微生物群在大豆根瘤菌—宿主互作和共生關係形成中發揮著關鍵作用。這些發現為使用合成細菌群落提高大豆—根瘤菌共生固氮效率提供了科學依據。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41396-020-0648-9