文献分享 | 固氮豆科植物刺槐与根瘤菌共生的基因组和转录组学研究

本研究以固氮树种刺槐为研究对象，通过基因组和转录组学分析，探究其与根瘤菌的共生机制。研究组装了刺槐699.6 Mb的高质量参考基因组并注释出72352个基因。转录组分析显示，根瘤菌接种后刺槐共产生4705个显著差异表达基因，其中茎中4096个，与蒺藜苜蓿主要在根中响应结瘤的模式不同；同时，其硫、氮、磷、碳等代谢相关基因的表达及转运蛋白调控也与蒺藜苜蓿存在差异，体现木本与草本豆科植物共生固氮的代谢策略分化。WGCNA分析识别出6个与组织及接种状态相关的模块，这些模块揭示了刺槐应对共生的器官特异性分子响应。与蒺藜苜蓿的对比研究发现，二者结瘤相关网络存在143个共享直系同源基因，但刺槐缺乏钼酸盐转运相关富集基因，且特有脱落酸信号相关基因，显示固氮调控的物种特异性。综上，该研究确立刺槐作为固氮木本豆科植物模型，其茎主导的转录响应、独特代谢及调控机制等发现为植物修复、造林等应用提供理论支持。