大豆（Glycine max）是为人类提供最丰富营养的作物之一,在世界范围内被广泛种植。最为日常饮食的重要组成部分,大豆中含有大量对人体健康有益的代谢物,其产量也尤为受到关注。大豆作为豆科植物的代表,共生固氮是影响其产量的重要生理过程之一。本研究从代谢组学的角度,以包含634份大豆根材料为研究对象,分析代谢物在共生初期的代谢物变化,为进一步挖掘共生代谢机理提供理论基础。为深入研究共生建立过程,本研究收集到包含栽培和野生品种的317份材料,并对其进行根瘤菌侵染处理和对照处理,最终形成包含有317份根瘤菌处理和317份未经根瘤菌处理的共634个样品组成的群体材料。基于非靶向和靶向代谢组学相结合的研究手段,通过液质联用技术,检测到7000个未知代谢信号,最终鉴定出910种已知代谢物,靶向检测634份材料中包含已知代谢物的近千个代谢信号,采集处理分析后得到群体代谢组数据。经分析,近800个代谢物在品种间存在较大变异,500多个代谢物在野生品种和栽培品种中存在变异,这些物质有主要包括脂类、类黄酮和三萜皂苷;在根瘤菌处理前后,共有130种代谢物产生极显著差异,主要包括脂类,类黄酮和植物激素类物质。在脂质和类黄酮中,选取既在品种间存在变异同时受到根瘤菌处理诱导的代谢物类别主要是脂类和类黄酮,进一步分析未报道与共生相关的具体分类,以鞘脂类和雌马酚类为例,如羟基鞘氨醇和修饰雌马酚,对于共生初期建立具有重要的作用。分析不同类别物质的相关性发现脂类与类黄酮呈正相关,与植物激素呈负相关的规律,说明大豆根在共生建立的过程中,脂类、类黄酮和植物激素物质存在相互作用,共同调控这一生理过程。综上所述,从代谢组学的角度,大豆共生过程建立的过程是多种代谢物相互作用的结果,其中,脂类、类黄酮和植物激素起到关键作用。