玉米大豆的＂双赢默契＂: 四川农业大学杨文钰团队解析黄酮类化合物介导玉豆根系互作机制

豆科植物根系产生的黄酮类化合物可作为信号分子，诱导共生根瘤菌结瘤基因表达。然而，间作系统中根系分泌物中的黄酮类化合物在促进大豆结瘤中的作用尚不明确。本研究通过连续两年田间试验，设置玉米 - 大豆带状间作（行距 30 cm、45 cm、60 cm）及大豆单作、玉米单作处理，同时采用聚乙烯塑料屏障（PB，阻断根系互作）和无屏障（NB，允许根系互作）两种方式调控根系相互作用，探究根际黄酮类化合物与大豆结瘤的关联。结果表明：玉米与大豆的根系互作显著增加了间作大豆的结瘤数和鲜重，且增幅随间作行距扩大而提升；无屏障处理下，间作大豆中直径大于 0.4 cm 的结瘤占比高于屏障处理，结瘤相关基因（GmENOD40、GmNIN2b、GmEXPB2）表达上调。与单作相比，间作条件下大豆根系异黄酮分泌减少，但玉米和大豆根系的黄酮类、黄酮醇分泌均增加；当屏障阻断根系接触后，两者根际差异分泌的黄酮类代谢物丰度下降。大豆根系中，根系互作可上调黄酮类合成关键基因GmCHS8和GmIFS1表达，下调GmICHG表达；多数黄酮类和黄酮醇化合物与结瘤直径呈正相关。玉米根系分泌物处理可增加不同大豆基因型的结瘤数、鲜重及直径大于 0.2 cm 的结瘤占比，进而提升固氮能力。综上，玉米-大豆带状间作结合适宜行距，可强化地下根系互作的正向效应，改善间作大豆的结瘤与固氮效率。

大豆是全球重要的饲料和油料作物，其与根瘤菌形成的共生固氮系统可将大气中的氮气转化为植物可利用氮，满足自身 50%-60% 的氮需求，不仅能提升大豆产量，还能减少氮肥依赖，降低生态风险。间作作为传统的作物多样化种植模式，具有资源互补、增产减肥等优势，可通过改变根系分泌物模式、重塑微生物群落等地下互补效应促进有益微生物生长。但大豆结瘤是复杂过程，作物多样化如何增强间作大豆的高效结瘤与固氮机制仍需深入探究。

本研究提出以下假设：（1）合理的玉米 - 大豆带状间作配置可通过根系互作缓解遮荫导致的结瘤抑制，进而促进氮积累；（2）种间根系互作强度影响根系黄酮类化合物分泌；（3）玉米根系分泌物中存在促进大豆结瘤或发育的黄酮类化合物。通过设置不同间作行距和根系分离处理，结合室内玉米根系分泌物灌溉试验，探究根系互作强度对作物根系黄酮类分泌及间作大豆结瘤、固氮的影响，明确根系互作驱动的根际分泌环境差异对大豆结瘤形成与发育的调控机制。