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戴传超教授课题组在内生真菌促进花生-根瘤菌共生互作的机制研究方面取得新进展

近日,我院戴传超教授课题组在内生真菌促进花生-根瘤菌共生关系建立的研究中发现,内生真菌枫香拟茎点霉(Phomopsis liquidambaris B3)的根部定殖改变了花生根系分泌物的组成,影响了根瘤菌对根系分泌物的趋化性、促进根瘤菌生物膜的形成以及结瘤相关基因的表达,进而促进花生结瘤。相关成果以“Root endophyte-enhanced peanut-rhizobia interaction is associated with regulation of root exudates”为题发表在《Microbiological Research》上。戴传超教授为论文通讯作者,已毕业博士生王宏伟,在读硕士生马晨雨为共同第一作者。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.micres.2021.126765

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根瘤菌-植物共生关系的建立在豆科植物固氮过程中发挥关键作用,为植物氮素营养提供了保障。花生(Arachis hypogaea L.)作为一种典型的、具有重要经济意义的豆科作物,能与根瘤菌建立共生形成根瘤器官,发挥生物固氮功能。花生与根瘤菌共生关系的建立对花生产量的提高具有积极作用。本课题组前期从大戟科重阳木的茎内皮分离到一株内生真菌,命名为枫香拟茎点霉(Ph. liquidambaris),能与花生建立良好的共生关系,有效促进花生结瘤固氮,其潜在的机制有待阐明。本研究发现,相比于未接种处理,Ph. liquidambaris接种的花生根系分泌物显著诱导了根瘤菌的趋化性,并促进根瘤菌生长、生物膜形成以及结瘤相关基因nodC的表达,最终增加了花生结瘤数目。

后续研究分析了花生根系分泌物组成及各组分含量,结果表明Ph. liquidambaris接种改变了花生根系分泌物的渗出模式,表现为有机酸、氨基酸、酚酸和黄酮类物质分泌量的增加。研究进一步评估了不同浓度的有机酸、氨基酸、酚酸和黄酮类物质对根瘤菌结瘤特性的影响,发现花生根系分泌物中的不同组分差异的影响了根瘤菌的结瘤特性。总之,该研究表明,Ph. liquidambaris通过调节根系分泌物的组成增强花生-根瘤菌共生互作。

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