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根瘤菌选择性结瘤的分子机理是长期关注的热点,也是制约根瘤菌发挥固氮应用潜能的关键所在。多年的研究使我们初步掌握了根瘤菌选择性结瘤的基本过程及其影响因子,并获得了多个与根瘤菌共生、固氮和选择性结瘤相关的基因。但是对根瘤菌株基因之间的相互联系、菌株基因的遗传、调控和表达差异以及基因与宿主的相互作用等方面缺乏全面系统的了解。本研究以与大豆品种中黄13存在结瘤能力显著差异的Bradyrhizobium diazoefficiens的两株菌为材料,采用比较转录组学方法进行了大豆根系分泌物处理下的基因表达差异分析,以进一步揭示根瘤菌的选择性结瘤机理及其主要影响因子。本研究取得主要结果如下:1.本研究设计并改进了一种高效促进大豆结瘤的大豆根系分泌物的制备方法。根瘤菌诱导试验的难点之一就是如何获得有效的大豆根际分泌诱导物,这是保证后续研究结果准确、可靠的关键因素。经过反复试验设计、改进并最终获得了一种高效促进大豆结瘤的大豆根系分泌物的制备方法,提高了分泌物的收集提取效率。应用上述所建立的技术方法成功收集了中黄13的根系分泌物,经其诱导后菌株的转录组分析结果证明,所建立根系分泌物制备可行高效。2.完成了大豆根系分泌物诱导下,两差异菌株B.diazoefficiens 4534和B.diazoefficien.4222的转录组测序(Control-4534 vs.SREs-4534;Control-4222 vs.SREs-4222)。将组装得到的单值基因进行了注释,结果显示菌株4534和菌株4222分别有8072个和8233个基因可以注释到NR、KEGG、Swiss-Prot、GO和COG数据库。上述基因主要涉及生物过程中的生物调节、细胞过程、细胞定位、代谢过程,细胞组分中的细胞、细胞膜、结合蛋白和催化活性以及大分子复合物等。3.在根系分泌物的诱导下菌株4534有457个显著差异表达基因,其中上调基因253个,下调基因204个。而菌株4222只有293个显著差异表达基因,其中上调基因108个,下调基因185个;两菌株差异表达基因的GO功能富集分类和KEGG富集分析结果显示,在根系分泌物的诱导下,菌株4534中与鞭毛合成、信号刺激和趋性相关的基因表达差异显著,菌株4222中只有与鞭毛合成相关的基因表达差异显著。4.与菌株4222相比,菌株4534产生更多种类和数量上的差异表达基因。通过代谢途径分析大量与双组分调节系统(nodW,phyR),细菌趋性(cheA),ABC转运蛋白(unigene02212),IAA代谢(nthA)和代谢适能(putA)相关等代谢途径相关的差异表达基因得到确定。这些基因可使B.diazoefficieB.4534具有更高的选择性结瘤能力的原因;大豆根系分泌物的作用不仅局限于对大豆根瘤菌结瘤基因表达的诱导,还与新陈代谢和环境适应相关的蛋白/酶的表达正相关。对差异表达基因进行实时荧光定量PCR检测,发现根系分泌物诱导下10个基因明显上调表达,与转录组分析一致。