根瘤菌-豆科植物共生固氮作用每年约贡献农业体系内生物固氮总量的65%，对减施化学氮肥，保障农业的可持续发展发挥着重要作用。商业根瘤菌剂已经在国际上使用了100余年，但是接种效果会因豆科作物品种、土壤类型和不同年份等发生变化。微生物学著名刊物mBio于2020年第一期发表了中国农业大学生物学院农业生物技术国家重点实验田长富课题组题为Modulation of Symbiotic Compatibility by Rhizobial Zinc Starvation Machinery的研究论文。

该研究发现广宿主根瘤菌Sinorhizobium fredii CCBAU45436 (与栽培大豆、野大豆、木豆等共生) 的转录因子Zur响应高锌信号并直接抑制高亲和锌离子转运子ZnuABC编码基因的转录；Znu与同样受Zur直接调控的周质空间蛋白c06450，以及低亲和锌离子转运子Zip1和Zip2对该菌株适应低锌条件和共生匹配性水平存在累积贡献现象，但不影响根表定殖；添加外源锌离子可以恢复锌离子吸收相关基因复合突变株的适应性缺陷表型；这些复合突变株表现出共生匹配性关键基因 (结瘤基因、三型分泌系统及其效应蛋白NopP编码基因) 表达紊乱的现象，添加外源锌离子可以恢复这些基因的正常表达。广宿主根瘤菌的锌离子吸收系统更为丰富，高亲和锌离子吸收系统Znu的缺失突变对窄宿主根瘤菌的共生匹配性水平的影响大于广宿主根瘤菌。这是田长富课题组在根瘤菌共生匹配性机制方面的又一阶段性成果 (2018 ISME J, 2018 PLoS Genetics, 2017 Environ Microbiol)，该研究揭示了锌离子稳态与共生匹配性水平之间的联系，为进一步从营养免疫的角度调控共生匹配性打下了基础。

中国农业大学生物学院博士研究生张盼为该论文的第一作者，田长富教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、青年973项目、农业生物技术国家重点实验室自主研究课题的经费支持。

论文链接：

https://mbio.asm.org/content/11/1/e03193-19