植物根际促生细菌（plantgrowth-promoting rhizobacteria,PGPRs）是一类能在根际定殖,并具有促生或生防功能的有益微生物。PGPR菌株因其优良的促生/生防效果,以及本身环境友好等特点,在农业生产中作为菌剂或生物肥料产品得到了越来越广泛的应用,是实现“常绿农业”的重要保障。目前,影响生物肥料推广应用的主要瓶颈是其田间效果不稳定,施入土壤的PGPR菌株往往因难以定殖而影响其促生功能的发挥。因此,深入了解PGPR与植物的根际互作机制,对改善促生菌及肥料产品的农业应用效果具有理论指导意义。解淀粉芽孢杆菌 SQR9（Bacillus amyloliquefaciens SQR9,以下简称 SQR9）是本实验室分离自健康黄瓜根际并广泛应用的PGPR,合成吲哚乙酸（indole-3-acetic acid,IAA）是其主要的促生机制;ysnE是IAA合成途径中的关键基因。本研究围绕ysnE调控菌株SQR9-黄瓜根际互作展开,首先研究基因ysnE在不同系统中对菌株SQR9在黄瓜根表定殖的影响,随后探究ysnE影响菌株SQR9根际定殖的方式,最后通过代谢组和转录组学等方法筛选并鉴定黄瓜接种野生型SQR9和ΔysnE后,局部根系分泌物差异组分中影响菌株定殖的关键物质。具体研究结果如下:1.根际促生解淀粉芽孢杆菌SQR9的吲哚乙酸合成缺陷菌株ΔysnE的根际定殖能力（单菌接种、混菌接种和分根接种）显著弱于野生型。分别在单菌接种（野生型和突变体分别等量接种于黄瓜苗）,混菌接种（野生型和突变体等量混合接种于同一植株）和分根接种（野生型和突变体分别等量接种于同一株黄瓜苗分根的两侧）试验中比较野生型SQR9和突变体ΔysnE在黄瓜根表的定殖数量,发现ΔysnE的定殖数量（0.86×105 CFU g-1根重）比野生型（1.0×106 CFU g-1根重）低一个数量级。比较野生型SQR9与突变体ΔysnE的生长（无机盐培养基中添加黄瓜根系分泌物为唯一碳源）、运动（swimming和swarming）、趋化（对黄瓜分泌物）和生物膜形成能力,发现二者的相关特性没有差异。2.分根系统中同一黄瓜植株根系两侧分别接种野生型SQR9和ΔysnE后相比,植物免疫响应和根系泌氧无差异,但野生型一侧的根系分泌物比突变体一侧更有助于菌株的生长和趋化。在同株黄瓜分根的两侧分别接种菌株SQR9和ΔysnE后,黄瓜根部免疫基因的表达量没有差异;同时发现两者作用下根系的泌氧水平基本相同,分别为0.027μmol O2h-1 g-1和0.028μmol O2h-1 g-1。在同一根系统中收集两侧的根系分泌物,将接种野生型SQR9一侧和突变体ΔysnE一侧的分泌物分别记录为分泌物W和分泌物M。在生长试验中,野生型和突变体在含有分泌物W的培养基中培养8h后达到最大生长量（OD600=0.3）,而在含有分泌物M的培养基中最大OD600仅达到0.2。在趋化试验中研究了ΔysnE对不同浓度（0.1、1.0、10、100、1000 mg L-1）两种分泌物的趋化性,发现分泌物W浓度为10 mg L-1时,趋化的细菌数量达到1.0×106 CFU mL-1,而此浓度下分泌物M的趋化细菌数量仅为4.7×105 CFU mL-1,直至其浓度提高到100 mg L-1时趋化细菌数量才达到1.0×106 CFU mL-1。以上结果说明野生型SQR9产生的吲哚乙酸强化了黄瓜的局部根际互作,通过诱导植物根系分泌物组分改变增强了自身的根际定殖3.菌株SQR9产生的吲哚乙酸诱导黄瓜根系局部增加糖类物质（半乳糖、葡萄糖等）和苹果酸的分泌,进而增强菌株的根际定殖。采用代谢组和转录组手段,研究了野生型SQR9和ΔysnE处理下黄瓜根系分泌物组分和根部基因表达谱。发现在分根系统中,接种野生型SQR9一侧根系比接种突变体ΔysnE一侧增加了糖类物质（D-半乳糖、葡萄糖等）和有机酸类物质（苹果酸）的分泌,同时部分编码糖转运蛋白和苹果酸转运蛋白的基因表达有所上调。在验证试验中,发现添加10-5和10-4 M两个浓度的苹果酸能将ΔysnE的定殖量由2.2×104 CFU g-1根重提高到7×104 CFU g-1根重,说明苹果酸在一定浓度范围内能显著增强突变体ΔysnE在黄瓜根部的定殖。综上所述,促生菌SQR9产生的吲哚乙酸能诱导黄瓜局部根系分泌更多的糖类和苹果酸,进而通过促进微生物生长和趋化的方式招募菌株SQR9并增强其定殖。本研究从促生菌调控根际互作的角度扩展了对有益菌根际定殖机制的理解,同时可为指导相关生物肥料产品的开发和应用提供理论依据。