目前,根瘤菌不仅被发现在豆科植物定殖,也发现在非豆科植物上也定殖,比如水稻。尽管内生菌在植物中广泛存在,但是关于根瘤菌在植物根内的定殖方式还有许多未知。根瘤菌作为内生菌与水稻相互作用的分子机制目前还不清楚。而水稻在全世界的粮食生产中占有举足轻重的地位,每年消耗的氮肥不光消费大量的化石能源,而且施用大量的氮肥带来了严重的生态污染。研究慢生根瘤菌与水稻的互作共生作用,实现生物固氮,对于保障粮食安全和生态建设具有重要的作用。本研究通过慢生根瘤菌ORS278(Bradyrhizobium sp.ORS278)与水稻的接种实验,探索慢生根瘤菌ORS278与水稻的共生互作关系。同时,使用群体感应信号突变体来研究群体感应信号对慢生根瘤菌与水稻共生方面的影响。内生菌通常通过固氮或者产生IAA的方式促进水稻生长。本研究通过生物信息分析发现在全基因组中具有根瘤菌固氮所必需的共生固氮nifH基因和合成吲哚-3-乙酸(IAA)途径的关键酶。通过乙炔还原实验(ARA)证明了该慢生根瘤菌ORS278具有固氮能力,而Salkowski比色法和液相质谱进一步确定了该慢生根瘤菌可以产生吲哚-3-乙酸。以上结果说明慢生根瘤菌ORS278具备促进水稻生长的条件。通过在限菌条件用对数期的慢生根瘤菌ORS278接种中国黄华占水稻,接种的水稻用无氮培养基培养15天或30天左右,然后比较接种慢生根瘤菌ORS278的水稻在植株高度和鲜重方面与对照组之间的差异。初步的研究表明,慢生根瘤菌ORS278对水稻具有一定的促生作用。用gfp基因标记的慢生根瘤菌ORS278接种水稻后培养15天左右,用倒置荧光显微镜观察到慢生根瘤菌ORS278定殖在侧根的裂隙处的表皮。从表面消毒后的水稻根部内能够成功分离到慢生根瘤菌ORS278。这说明慢生根瘤菌ORS278从水稻根部的裂隙处侵入到水稻根的内部。为了探究慢生根瘤菌ORS278群体感应信号在与水稻共生方面的作用。我们利用慢生根瘤菌ORS278群体感应信号缺失菌株评价群体感应信号在慢生根瘤菌ORS278与水稻互作方面的影响。初步研究表明,与野生型菌株对比,菌株的群体感应信号影响水稻的生长。菌株分离实验表明,群体感应信号缺失菌株分离到菌落数目对比接种的水稻野生型菌株要少2个数量级别,揭示群体感应信号影响慢生根瘤菌ORS278在水稻中定殖。在水稻培养实验过程中,我们偶然发现水稻根部具有根瘤。通过根瘤表面消毒从根瘤中分离到13株菌,这些细菌分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、伯克氏菌属(Burkholderia)、肠杆菌属(Enterobacter)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)、泛菌属(Pantoea)、慢生根瘤菌ORS278。选择其中不同类型的细菌混合在一起接种水稻,我们发现这些混合菌株对水稻具有强烈的促生作用。同时,根瘤内分到的个别细菌对稻瘟菌具有抑制作用。促生和抗病的特性让这些细菌具有非常大的应用潜在价值。目前,水稻根瘤形成的条件和机制还有待进一步的研究。