转录组和代谢组分析钙调控花生结瘤固氮的机理

作为一种重要的豆科作物,花生能与根瘤菌共生固氮,该过程受到钙元素的调控.目前,关于钙调控花生结瘤固氮的机理少有报道.本研究以花育22号为试验材料,对CaO处理组和对照组的花生根系进行转录组、代谢组以及双组学联合分析.转录组分析共鉴定出2313个差异表达基因,主要富集在代谢途径,包括精氨酸和脯氨酸代谢等.基于液相色谱串联质谱法进行的代谢组分析共鉴定出48种差异代谢物,包括黄酮、氨基酸、酚酸等12大类物质.研究表明,CaO处理使花生根系的精氨酸和组氨酸含量增加,对根瘤菌的趋化作用增强,有利于根瘤菌侵染,进而促进结瘤.花生根瘤中编码谷氨酸合成酶/谷氨酰胺合成酶的基因上调,有利于NH3被同化为谷氨酰胺,这可能与钙促进根瘤固氮有一定相关性;根瘤中编码蔗糖合酶和苹果酸脱氢酶的基因上调,固氮所需的能量增加可能是钙促进根瘤固氮的另一原因.本研究结果将为深入研究钙调控花生结瘤固氮的分子机理提供信息基础.