气候变化下基于基因组编辑的鹰嘴豆共生固氮增效与可持续产量提升研究

这篇综述系统评估了鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）在8种处理组合（包括根瘤菌RZ、丛枝菌根VAM及无机肥NPK）下的结瘤性状，通过全基因组关联分析、qRT-PCR等技术鉴定出关键基因CaNFP、CaLYK3等，揭示了RZ+VAM（T7）处理通过上调共生相关基因显著提升结瘤效率的分子机制，为CRISPR/Cas9靶向编辑改良鹰嘴豆共生固氮能力提供了理论依据。

　　

引言

鹰嘴豆作为全球第三大食用豆类，其与根瘤菌（Rhizobium）形成的共生固氮系统对可持续农业至关重要。研究团队从2094份核心种质中筛选出20个基因型（含高/低结瘤极端材料ICC-9085和ICC-1083），通过随机区组设计评估8种处理组合（T1-T8）对结瘤性状的影响，结合转录组与基因组数据探索基因编辑靶点。

材料与方法

实验在印度ICAR-IARI完成，采用盆栽试验设计，土壤参数（pH 6.7-9.1，氮含量132-514 mg/kg）经标准化测定。处理包括单施RZ（10⁸ CFU/mL）、VAM（100孢子/g）及其组合，通过表型组平台（CropReporter?）测定叶绿素荧光参数F_v/F_m，凯氏定氮法分析氮含量，qRT-PCR检测CaNFP等5个基因表达。

结果与讨论

遗传变异：结瘤数（GCV 37.4%）和根干重（GCV 54.0%）呈现高遗传力（h²>68%），T7处理使ICC-9085结瘤数达23.98个/株，较ICC-1083（1.5个）提升15倍。

分子机制：T7处理显著上调CaNFP（7.8倍）、Leghemoglobin（4.2倍）表达，该基因编码的钙调蛋白激酶被证实为结瘤关键调控因子。

微生物协同：RZ+VAM组合通过磷素活化（VAM）与结瘤信号（RZ）的协同作用，使叶绿素含量提升42%，种子氮含量达4.504%（对照组1.693%）。

未来展望

基于CRISPR/Cas9的CaNFP靶向编辑可突破传统育种限制，结合VAM+RZ的田间应用，有望培育“低碳固氮”鹰嘴豆新品种。研究首次阐明微生物-植物-基因编辑的三维互作网络，为应对气候变化下的粮食安全提供新策略。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献结论）