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当前,生物肥料已广泛应用于农业生产中,豆科植物常通过根瘤菌的根瘤固氮,增强其对氮元素的吸收。除此之外,二苯基脲磺酸钙也能有效促进大豆结瘤固氮,它是以椰子乳提取物为原料,用仿生化学法合成的一种环境友好型外源物。本试验以‘汾豆78号’为材料,以费氏中华根瘤菌(S.fredii)和二苯基脲磺酸钙(DSC)对大豆根际效应为研究对象,分别从大豆农艺性状、大豆根际土壤细菌结构及功能、大豆根系转录组3方面进行研究,为二者在大豆栽培上的应用提供理论支撑。(1)试验采用大棚盆栽,共设置8个组,分别是:空白对照(CK)、S.fredii(N1)、3 g/L DSC(N2)、6 g/L DSC(N3)、12 g/L DSC(N4)、S.fredii+3 g/L DSC(N5)、S.fredii+6 g/L DSC(N6)和S.fredii+12 g/L DSC(N7)。对根际的土壤理化性质和大豆农艺性状测定和统计。结果表明,S.fredii和DSC能显著增加根际土壤的全氮、全磷含量。其中,全氮、全磷含量最高的是N6,其次是N1和N3。N3和N6的大豆植株表观性状最优良,相较CK,豆荚数分别提高了27.78%~64.71%,55.56%~117.65%,豆粒数分别提高了31.82%~91.18%,47.73%~150.00%。N6相较CK的根瘤鲜重,根瘤干重和根瘤数分别增加16.48%~48.05%,11.11%~40.82%,29.09%~76.92%。(2)上述试验结果表明,含量为6 g/L的DSC为大豆处理的最优浓度,因而选取CK、N1、N3和N6进行根际菌群高通量测序。结果显示:N1和N3相较CK的根际菌群多样性降低。经统计学发现,S.fredii、DSC和S.fredii+DSC处理会富集具有氮代谢、拮抗病原菌、促进磷、钾等元素吸收功能的一些菌群,例如Acidovorax、Azoarcus、Azotobacter、Cellvibrio、Flavobacterium、Geobacter、Hydrogenophaga、Pseudomonas等。(3)选取CK、N1、N3和N6的条件处理大豆种子,在人工气候室进行无菌培养。45天后取大豆根部样,提取RNA并基于Illumina平台进行测序:与CK相比,3组处理的上调基因皆占大多数。其中,N1处理上调4,374个,下调1,649个;N3处理上调3,243个,下调692个;N6处理上调4,289个,下调1,260个。基于GO和KEGG数据库平台,对CK vs N1、CK vs N3和CK vs N6的显著差异基因比对结果进行了分析,结果表明:S.fredii、DSC和S.fredii+DSC处理促进水解酶、葡糖基转移酶、磷酸转移酶活性,细胞膜和细胞壁合成等途径。S.fredii处理促进了催化活性、氧化还原酶活性、微管形成等途径。DSC处理促进氧化氢酶的合成分解、抗氧化反应、次生细胞壁结构、韧皮部发育、纤维素代谢、次生代谢、跨膜转运等途径。此外,DSC处理使响应细胞分裂素合成途径相关基因上调,S.fredii、DSC和S.fredii+DSC处理使响应赤霉素和水杨酸的生物合成途径的相关基因上调。综上,大豆种植中施用S.fredii和合理浓度的DSC能改良根际土壤环境,促进根际氮、磷元素的积累,同时有效富集某些功能菌群。二者基于根系分子机制上的调控,在相应的大豆农艺性状方面也有一定程度体现。因此,本研究成果能更好的为S.fredii和DSC这2种外源物在大豆栽培上应用提供理论依据。