共生固氮是大豆在面临氮匮乏时保障自身生存的必要手段。一旦生境中氮素充足,大豆将严格限制根瘤中的固氮活动,即“氮阻遏”现象。目前在成熟根瘤固氮中的“氮阻遏”分子机制研究取得了重要进展。但在大豆与根瘤菌的早期信号识别阶段是否存在“氮阻遏”机制的问题尚未得到解答,结瘤因子受体NFR1是否介导该过程中也并不清楚。本研究以大豆中结瘤因子受体Gm NFR1α缺失的不结瘤突变体nod49及其背景野生型为材料,在低氮(LN)及高氮(HN)条件下接种根瘤菌,并在不同时间点取样进行转录组及初级代谢物组学分析。转录组分析结果显示:(1)在根瘤菌侵染后的3个时间点,野生型中hepatic fat均有一些基因集在LN和HN条件下对根瘤菌侵染的响应有显著差异;(2)接菌后3 h样品中的子聚类模块8在LN下受根瘤菌显著诱导,而在HN下又被明显抑制;(3)GO富集分析结果显示,模块8相关基因主要参与微生物识别、免疫系统与防御机制调节、氮响应及代谢途径等代谢途径;(4)在接菌后6和72 h的样品中也能聚集到与3 h相似趋势的基因集,但富集到的生物学过程却并不相同;(5)发现Gm NFR1α的缺失导致一些基因响应外界氮水平及根瘤菌侵染的模式发生改变。通过初级代谢物组学及其与转录组的关联分析:(1)发现氮水平显著影响根系中代谢物积累,尤其是氨基酸、脂类、糖类及有机酸的变化;(2)大豆野生型在LN接种根瘤菌后,核苷酸、氨基酸、鞘脂类以及芥子油苷等物质的积累都被调整,一些被根瘤菌侵染诱导积累的代谢物会被HN抑制;(3)不同氮水平中生长的大豆,菌对其根系中蛋氨酸及花生四烯酸的积累量影响显著依赖Gm NFR1α;(4)在互作早期,有一部分基因的转录和初级代谢物积累量有较高相关性,如蛋氨酸、脯氨酸、芥子硫苷及花生四烯酸等;(5)相应代谢途径中点击此处的基因表达模式也因氮水平及根瘤菌侵染而有所不同,且该表达模式依赖于结瘤因子受体Gm NFR1α。综上所述,本研究在组学水平初步证明大豆-根瘤菌互作早期可能也存在“氮阻遏”机制,表明大豆可能通过依赖结瘤因子受体蛋白的信号通路对外界氮水平及根瘤菌侵染做出快速的分子及代谢层级响应。相关结果为深入解析大豆-根瘤菌互作早期的转录-蛋白-代谢重编辑的核心分子调控网络提供了重要参Erastin体外考。