大豆（Glycine max L.）是我国重要的粮油兼用作物,营养价值丰富且用途广泛。随着我国经济的快速发展,大豆的需求量持续增加,提高大豆产量已成为解决大豆供需矛盾的主要途径。磷素是影响大豆生长和根瘤固氮的重要元素,合理施用磷肥可以调节大豆根瘤生长发育、增强根瘤固氮能力、促进植株生长,进而提高大豆产量,而磷素水平对大豆根瘤固氮和磷素吸收及运输的影响机制尚不明确。本试验于2018-2021年在东北农业大学院内试验基地进行,利用正常生长的单根大豆材料和嫁接形成的双根大豆材料（双侧结瘤/单侧结瘤）进行试验。采用15N标记技术研究供磷水平对单根大豆肥料氮吸收和根瘤固氮的影响,对单侧结瘤和双侧结瘤的双根大豆进行局部供磷试验,对双侧结瘤双根大豆进行供磷水平变化试验。分析磷素对大豆根瘤生长和固氮能力的影响,测定与结瘤固氮相关调控物质和基因表达量的变化,并筛选大豆根部响应低磷胁迫的差异基因、蛋白质和代谢物。较系统地研究磷素水平对大豆结瘤固氮及相关代谢的调控效应,为解析磷素调控大豆结瘤固氮机理提供理论依据与参考。试验结果表明:（1）双侧结瘤双根大豆中,在相同供磷量下磷素分别供应两侧对干物质积累和磷素吸收的促进作用大于局部供应在单侧,双侧供应15.5mg/L的磷素对干物质积累的促进作用最明显,双侧供应31mg/L的磷素对磷素吸收具有明显促进作用。磷素可以在植株内部运输,且优先供应根瘤,维持其功能,给双侧结瘤双根大豆单侧供应低浓度磷素,抑制两侧根、根瘤和地上部干物质和磷素积累,未供磷侧根瘤磷含量大于根。由低浓度磷素供应变为高浓度磷素供应,促进两侧根干重和磷积累,再变为低浓度磷素供应又产生抑制作用。（2）磷素系统调控大豆根异黄酮和激素及其相关基因相对表达量。双侧结瘤的双根大豆,单侧供应低浓度磷素主要影响两侧根生长素（IAA）、细胞分裂素（CTK）、赤霉素（GA3）和脱落酸（ABA）积累,下调根中根瘤形成（Gm ENOD93和Gm N36A）、异黄酮合成（Gm CHI和Gm CHS）、生长素调控（Gm CH3）和根毛蜷曲（Gm RJI）基因的相对表达量。（3）磷素系统调控大豆根瘤生长、根瘤固氮酶活性及其相关基因相对表达量。给双侧结瘤双根大豆单侧供应低浓度磷素,抑制供磷侧大豆根瘤干重、根瘤数量、整株根瘤固氮酶活性（ARA）、单位质量根瘤固氮酶活性（SNA）、酰脲含量,减少根瘤类菌体数量、感染细胞数量,下调根瘤细胞壁合成（Gm EXPB2）、根瘤固氮酶活性基因（nif H、、nif D、nif K）、酰脲合成基因（Gm ALN1、Gm UR5、Gm HIUH5、Gm ACP1、Gm PUR5）的相对表达量,未供磷侧也随之受到抑制,但抑制程度小于供磷侧;提高磷素供应使根瘤干重、根瘤数量和固氮酶活性得以恢复。给单侧结瘤双根大豆不结瘤侧根供应低浓度磷素,抑制结瘤侧根大豆根瘤干重、根瘤数量、ARA、SNA、酰脲含量,减少根瘤类菌体数量、感染细胞数量,下调根瘤中Gm EXPB2、nif H、nif D、nif K、Gm ALN1、Gm UR5、Gm HIUH5、Gm ACP1、Gm PUR5基因相对表达量。（4）适磷水平可促进大豆氮素吸收和根瘤固氮。31 mg/L-41 mg/L的供磷水平促进大豆肥料氮吸收的最适水平,不同生育期根瘤固氮对供磷水平要求不同,始花期和鼓粒期大豆根瘤固氮最适的磷素浓度为31 mg/L-41 mg/L。（5）低磷胁迫抑制大豆植株非结构性碳水化合物积累。低浓度磷素供应降低大豆植株各部位蔗糖、可溶性糖、淀粉含量和蔗糖合酶及淀粉合酶活性,下调根瘤中蔗糖合成与转运蛋白基因（Gm STP1、Gm MST1、Gm SUT1）,颗粒结合淀粉合酶基因（Gm GBSS）和蔗糖合酶基因（Gm GBSS）相对表达量。（6）单侧结瘤双根大豆中对结瘤侧根不供应磷素、不结瘤侧根供应磷素,低浓度磷素供应与正常浓度磷素供应相比,结瘤侧根通过基因、蛋白、代谢物共同响应低磷胁迫,其中差异基因4410个、差异蛋白211个和差异代谢物47个,差异基因、蛋白质和代谢物共同参与“蔗糖和淀粉代谢途径”、“糖酵解代谢途径”、“果糖和甘露糖代谢途径”、“磷酸肌醇代谢”等代谢途径。