作为典型的固氮细菌，根瘤菌具有诱导豆科植物根或茎形成根瘤的能力，并在根瘤内将氮气还原为氨。根瘤菌与豆科植物形成的共生关系构成了地球上最有效的生物固氮系统，对农业的可持续发展以及全球氮循环具有深远影响。截至目前，已知根瘤菌（rhizobia）主要分布于α、β和γ-变形菌纲，涵盖3个目、9个科和21个属，如常见的慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）和根瘤菌属（Rhizobium）等。其中，新根瘤菌属（Neorhizobium）隶属于根瘤菌科（Rhizobiaceae），目前已发表8个有效种，但尚未有该属菌种从大豆中分离的报道。

东北地理所农田分子生态学科组科研人员成功从大豆根瘤中分离并鉴定出一株新根瘤菌属（Neorhizobium）的新种。研究人员发现，该根瘤菌与已知新根瘤菌属菌株的16S rRNA基因序列相似度为98.14%-98.57%，略低于新种鉴定阈值98.65%。此外，全基因组平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA-DNA杂交（dDDH）值分别为70.3%-88.7%和18.4%-36.7%，均低于新种鉴定标准。结合表型特征和细胞化学组分的结果，进一步验证了该菌株的生物学特征，确定该菌株应归属于新根瘤菌属的一个新种，并将其命名为Neorhizobium glycines EC2-8^T。进一步基因组分析表明，EC2-8^T的基因组大小为6.77 Mb，包含8071个编码序列，是已测序新根瘤菌属菌株中基因数量最多的。特别值得注意的是，EC2-8^T在信号转导和代谢相关基因中占比较大，这可能有助于其参与侵染豆科植物和共生固氮的生物过程。共线性分析显示，不同菌株基因组存在重组现象，反映了它们为适应不同生态环境而进行的进化调整。通过构建荧光标记菌株，研究人员发现EC2-8^T能够成功侵染大豆根瘤并显著促进大豆结瘤（图1）。与商业化成熟的优良根瘤菌菌株USDA 110^T相比，EC2-8^T在根瘤数量、鲜重和固氮酶活性等方面均表现出显著优势，进一步凸显了该菌株在未来的农业生产中具有较大的应用前景。

目前该菌种已作为该属的模式菌株保藏在中国和韩国微生物菌种保藏中心。该项研究为国际根瘤菌菌种资源库提供了重要补充，有利于国际同行免费获取菌种资源，便于开展不同根瘤菌生物学特征和固氮机制的研究，推动全球根瘤菌研究的发展。相关成果发表在中国科学院一区Top期刊《Plant Cell & Environment》，并被选为当期封面论文（图2）。已毕业硕士研究生龙永为第一作者，于镇华副研究员为通讯作者。相关研究得到国家重点研发计划项目（2021YFD1500400）、中国科学院战略性先导科技专项（XDA28020201）和国家自然科学基金项目（32172123,42207399）联合资助。

图1 (A) 菌株EC2-8^T表型特征。革兰氏染色（a），菌落在YMA培养基生长形态（b），扫描电镜（c），透射电镜（d）；(B) 基于16S rRNA基因序列构建的系统发育树；(C) 荧光标记菌株EC2-8^T侵染大豆根瘤，图像拍摄于接种后14天，比例尺：100微米。BF，明场图像；GFP，GFP荧光；Merge，GFP和明场图像的叠加；(D–F) 接种菌株EC2‐8^T和USDA110^T对大豆部分生长指标的影响：根瘤数量(D)，根瘤鲜重(E)，乙炔还原活性(F)。P < 0.05

图2 《Plant,Cell & Environment》2025年10月封面

论文信息：

Yong Long,Yansheng Li,Jing Zhang,Jiaxuan Liu,Qingqing Han,Yingxue Cao,Yijia Jiang,Changkai Liu,Yanfeng Hu,Guanghua Wang,Xueyan Zhang,Jian Jin,Mikhail Semenov,Guanran Han,Xiaobing Liu,Zhenhua Yu*. Unconventional nitrogen fixation and adaptive genomics of a new Neorhizobium glycines sp. nov.,apromising soybean symbiont. Plant,Cell & Environment. 2025,48,7422–7425.

论文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70046