Legume rhizodeposition promotes nitrogen fixation by soil microbiota under crop diversification

根际 固氮 豆类 缓生根瘤菌 间作 共生 单作 花生 农学 根瘤菌 固氮酶 重氮 微生物群 细菌 生物 种植 农业 生物信息学 遗传学 生态学
作者
Mengjie Qiao,Ruibo Sun,Zixuan Wang,Kenneth Dumack,Xing‐Guang Xie,Chuan‐Chao Dai,Ertao Wang,Jizhong Zhou,Bo Sun,Xinhua Peng,Michael Bonkowski,Yan Chen
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 2924-2924 被引量:151
标识
DOI:10.1038/s41467-024-47159-x
摘要

Biological nitrogen fixation by free-living bacteria and rhizobial symbiosis with legumes plays a key role in sustainable crop production. Here, we study how different crop combinations influence the interaction between peanut plants and their rhizosphere microbiota via metabolite deposition and functional responses of free-living and symbiotic nitrogen-fixing bacteria. Based on a long-term (8 year) diversified cropping field experiment, we find that peanut co-cultured with maize and oilseed rape lead to specific changes in peanut rhizosphere metabolite profiles and bacterial functions and nodulation. Flavonoids and coumarins accumulate due to the activation of phenylpropanoid biosynthesis pathways in peanuts. These changes enhance the growth and nitrogen fixation activity of free-living bacterial isolates, and root nodulation by symbiotic Bradyrhizobium isolates. Peanut plant root metabolites interact with Bradyrhizobium isolates contributing to initiate nodulation. Our findings demonstrate that tailored intercropping could be used to improve soil nitrogen availability through changes in the rhizosphere microbiome and its functions.
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