不同低氮耐受性玉米根际微生物群落组成特征及其与氮素利用的关联

来源：植物营养与肥料学报杂志2026年第7期北京时间：

作者：周广顺, 王俊波, 张书杰, 姜瑛, 李芳, 王祎

摘要：目的探究低氮耐受性差异显著的自交系玉米许178和综3根际微生物群落特征及其与氮素利用的关联机制。方法采用盆栽试验，设定高氮(HN，0.2 g/kg)和低氮(LN，不添加氮)两个处理，两个玉米材料生长38天后收获，测定植株的农艺性状、养分含量以及土壤的理化性质，结合高通量测序和qPCR技术，分析根际微生物群落结构、氮循环功能基因丰度及微生物互作网络特征。结果高氮和低氮条件下，综3的生物量均显著高于许178，但许178地上部LN/HN生物量比值显著高于综3，其低氮耐受性更强。根际微生物群落结构受玉米基因型与氮水平共同调控，高氮下许178根际细菌Simpson指数更高，变形菌门与丛毛单胞菌科相对丰度显著高于综3；综3则富集放线菌门与球囊菌门。低氮下许178酸杆菌门与丛毛单胞菌科丰度更高。功能基因分析显示，许178根际土中固氮基因(nifH)、氨氧化古菌amoA (AOA amoA)、氨氧化细菌amoA (AOB amoA)及反硝化基因(nirS)丰度显著高于综3，而综3根内nifH基因丰度在高低氮下分别比许178高50.43%与40.60%。许178根际真菌网络平均加权度(1.447)显著高于综3 (0.694)，模块化程度更低，协同效率更优，其核心物种(如黄单胞菌科、固氮螺旋菌科、毛壳菌科)表现出更强的固氮与氨氧化能力；综3网络结构更复杂，功能冗余性强，核心物种(如双球菌科、钙孢菌科)虽参与氮代谢但缺乏高效固氮能力。结论不同耐低氮玉米基因型可塑造特异性根际微生物群落与氮循环功能基因表达，并通过差异化微生物互作网络适应低氮环境。耐低氮材料许178根际可富集氮转化相关优势菌群，提升根际氮循环功能基因丰度并构建高效协同微生物网络，而低氮敏感型材料综3更依赖根内固氮基因维持氮代谢。二者根际微生态特征分化为玉米氮高效品种选育提供了微生物学依据。

关键词：玉米自交系, 氮素利用效率, 氮水平, 根际微生物群落, 氮循环功能基因, 微生物网络