近期，沈阳农业大学农学院于海秋教授团队完成的题为“Molecular mechanisms of nodulation regulation in peanut grafting systems: Integrated multi-omics insights into glutathione metabolism and symbiotic networks”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

该研究以不同结瘤特性花生品种（系）互为砧木材料、接穗材料进行嫁接，探究嫁接后花生的结瘤性状及根系发育情况。同时通过加权共表达网络分析鉴定参与花生根系及根瘤形成的核心基因，构建花生潜在的结瘤调控网络；联合转录组和代谢组学分析，阐明谷胱甘肽代谢途径上关键代谢物和基因的动态变化在维持氧化还原稳态、促进根瘤形成、提高氮同化效率的关键作用，为深入探明花生高效固氮与产量形成分子机制奠定了理论基础。

主要研究结果如下：

嫁接后花生结瘤特性及生长形态

通过不同基因型结瘤差异花生相互嫁接试验表明，花生能否结瘤主要受地下根部影响，而根瘤数量、根瘤酶活性等指标也受地上部基因型的影响。以高结瘤花生品种为地下根部嫁接组合形成根瘤（XH/XH和DH/XH），而不结瘤花生品系为地下根部嫁接组合不产生根瘤（DH/DH和XH/DH），且DH/XH较XH/XH其根瘤数量减少、根瘤酶活性降低。

不同嫁接组合花生的结瘤特性及生长形态

转录组学和WGCNA探究花生结瘤的潜在机制

花生根系的转录组学分析表明，结瘤前后不同嫁接组合花生根系中大部分基因呈下调表达，差异表达基因（DEGs）均显著富集在苯丙烷类物质生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮生物合成等途径。

不同嫁接花生组合根系的差异表达基因分析

进一步通过加权基因共表达网络分析将有效基因划分到21个模块，其中10个模块中的基因与花生根系和根瘤的生理性状显著相关，进一步比较基因表达谱，得出4个模块在结瘤花生比较组中（XH/XH和DH/XH）均呈上调表达，在关键模块中鉴定到40个核心基因，功能注释涉及LHY蛋白、STKs、ERF、SKP2A等，推测可能参与花生根系发育及根瘤形成过程。

花生根系转录组数据的加权基因共表达网络分析

多组学联合分析揭示花生结瘤的分子调控网络

花生结瘤前后根系的代谢组学分析表明，结瘤组合根系的差异积累代谢物（DAMs）大部分呈上调表达，不结瘤组合根系的DAMs大部分下调，DAMs中黄酮类物质数量最多。结瘤组合在半胱氨酸和蛋氨酸代谢合成途径特异显著富集，不结瘤组合在异黄酮生物合成途径特异显著富集。

不同嫁接花生组合根系的差异积累代谢物分析

结瘤组合根系的DEGs或DAMs均显著富集在谷胱甘肽代谢途径。在谷胱甘肽代谢途径上结瘤组合根系中GSR和GPX的编码基因下调、GST和ODC1的编码基因上调，代谢物GSSG和Spd上调、Put下调，均促进谷氨酸的合成，有利于提高花生根系氮同化效率，维持结瘤和地上部的碳氮养分需求平衡。

不同嫁接花生组合根系在谷胱甘肽代谢途径上的转录和代谢变化

结瘤花生根系调控氧化还原平衡及多胺代谢促进根瘤发育的分子机制

综上，通过调控结瘤花生根系的谷胱甘肽代谢途径，包括代谢物GSSG、Spd、Put，及GSR、GPX、GST、OCD1关键酶的编码基因等，以提高谷氨酸合成，促进根瘤固氮的氮代谢过程，为地上部提供更多可利用的NH4+。研究整合形态生理、转录组和代谢组等多维度数据，挖掘调控花生结瘤固氮的生理及分子机理，为完善花生根瘤固氮理论体系提供新见解，对提高花生固氮效率进而减少化肥使用具有参考意义。

沈阳农业大学于海秋教授和蒋春姬副教授为共同通讯作者，博士生郭佩（已毕业）为第一作者。该研究获得“国家花生产业体系栽培生理岗位科学家专项（CARS-13）”、“辽宁省种质创新藏粮于技专项计划（2023JH1/10200002）”、“沈阳市科技计划项目（23-410-2-08）”的资助。

Cite the article:

Pei Guo, Anning Xu, Fan Guo, Fei Liu, Yongqi Liu, Ping Zhang, Chao Zhong, He Zhang, Xiaoguang Wang, Jing Wang, Xinhua Zhao, Chunji Jiang, Haiqiu Yu. 2026. Molecular mechanisms of nodulation regulation in peanut grafting systems: Integrated multi-omics insights into glutathione metabolism and symbiotic networks. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.05.042

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.05.042

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