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豆科植物与根瘤菌之间的共生关系已成为进化中物种之间互利的典型性代表,但对于这种共生关系的维系机制至今仍然在不断完善中,基于分子进化的“宿主制裁理论”和“伙伴忠实回馈理论”近来在研究共生关系中受到广泛关注。之前在根瘤菌中关于共生固氮的研究表明结瘤和固氮这两个过程是相对独立的,两者之间没有相互调控关系,但对于共生时宿主植物对结瘤和固氮是否有协同作用仍有待进一步研究探讨。对苜蓿根瘤菌及宿主的研究发现豆科植物对根瘤菌结瘤的数量与固氮能力之间存在一定的调控作用,该现象称为结瘤自调控(Autoregulation of nodulation/AON)。根瘤菌与豆科植物的共生体系中宿主对非固氮根瘤菌存在一定的限制作用,称之为宿主制裁现象。对于形成定型根瘤的菜豆,实验室前期的研究发现其与菜豆根瘤菌CFN42共生时,第30天对野生型根瘤菌(Wildtype/WT)与固氮能力缺失菌株占瘤率及菌数的检测并未发现明显的宿主制裁现象,对苜蓿、含羞草形成的不定型根瘤的研究发现其宿主制裁出现的时间存在差异,因此本实验以Rhizobiumetli CFN42中的固氮酶主要调控蛋白基因nifA为研究对象,在试管种植条件下对△nifA在整个共生周期下与野生型菌株间的生长、占瘤率等进行比较,研究宿主Phaseolus vulgaris是否存在结瘤自调控现象及对非固氮菜豆根瘤菌(△nifA)的宿主制裁现象。结果表明nifA的缺失导致根瘤的固氮酶活性完全丧失,而WT菌株形成根瘤的固氮酶活性动态检测发现其在2～5周具有固氮酵酶活性,其中在2～3周活性最高,每个瘤固氮酶活性达3～5 μmol C2H4·(min-1·g-1),第5周后固氮酶活基本丧失。WT与△nifA在不同接种浓度单独接种的结瘤动力学实验均检测到结瘤自调控现象。在WT与△nifA 1:1混合接种时,△nifA占瘤率占优势,WT与nifA缺失菌株共同侵染的根瘤中△nifA的菌数是WT的102～105倍,表明△nifA在共同侵染的根瘤内竞争能力强于WT菌株。在WT/△nifA以1:1比例接种时,WT菌株单独占瘤率开始时是△nifA菌株的0.5倍,但随着植株的生长,能固氮的有效瘤(WT单独侵染和WT、△nifA菌株共同侵染所形成的根瘤)比例由50%左右增加至约80%,表明宿主植物会对△nifA单独形成的根瘤数量产生一定的限制作用从而提高有效瘤的比率,以满足共生体系的氮素供应。nifA基因的缺失导致其在与WT共同侵染的根瘤内竞争能力明显增强,因此在豆科植物生育期结束后根瘤中的根瘤菌释放到土壤中,△nifA的菌数为WT的105倍,这种△nifA数量的增加对后续共生固氮体系的建立不利,而在自然条件下,土壤中存在多种根瘤菌,为了研究△nifA与其它根瘤菌竞争时是否也存在上述现象,我们将WT/△nifA分别与能在P.vulgaris上结瘤的根瘤菌Rhizobiumfabae及Azorhizobium caulinodans分别进行混合接种检测。结果显示,R.fabae在体内、外条件下竞争能力都较WT/△nifA强,并且WT与△nifA的竞争能力没有显著性差异,表明在与竞争力更强的根瘤菌共同结瘤时△nifA并不会表现出明显的竞争优势;而田菁根瘤菌AZC1较WT/△nifA在体内、外竞争均处弱势,WT/△nifA与AZC1共同侵染的根瘤中,WT与△nifA的菌数无明显差异(WT/△nifA菌数都较AZC1高约105倍)。表明在与其它根瘤菌竞争时,CFN42中nifA基因缺失不会使根瘤菌具明显竞争优势。本实验检测到根瘤菌R.etliCFN42与宿主P.vulgaris共生时存在结瘤自调控现象,WT与△nifA共同侵染的根瘤内△nifA竞争能力较WT明显增强;在WT/△nifA分别与不同种属根瘤菌的竞争结瘤时,发现△nifA竞争优势不再体现,体外生长能力较强的菌株的竞争结瘤能力也较强,该结果对农业生产上根瘤菌剂的选择具有一定的指导意义。