王二涛等团队合作再发Cell研究论文

豆科植物和根瘤菌的共生固氮，是农业生态里最著名的“以物易物”：植物提供碳源和居所，根瘤菌把空气中的氮气变成铵。但这个过程并非一路顺风——根瘤菌进入宿主细胞时，植物会产生活性氧（ROS），过去普遍认为这是防御反应，对共生有害。这篇研究用空间转录组技术把这个老观念翻了个个儿：ROS相关应激信号不仅无害，反而可能是固氮的“助推器”。

2026年10月15日，中国科学院植物生理与生态研究所/中国科学院分子植物科学卓越中心王二涛等多团队合作在Cell 在线发表题为“Spatiotemporal co-transcriptomics uncovers coordinated rhizobia-legume stress programs supporting nitrogen fixation in Medicago”的研究论文，该研究利用Stereo-seq技术，对五种发育阶段的苜蓿（蒺藜苜蓿）不定型根瘤进行空间转录组分析。不定型根瘤的特殊之处在于它保留顶端分生组织，从顶端到基部形成一条连续的发育梯度，正好适合观察不同成熟阶段的细胞状态。更巧妙的是，他们用混合探针策略，在同一张组织切片上同时捕获宿主和根瘤菌的转录本，实现了“一箭双雕”——既能看植物细胞怎么分化，也能看细菌怎么配合。

文章模式图（图原则Cell ）

图谱揭示了几个关键发现。第一，根瘤菌和宿主基因沿顶端-基部轴线呈现清晰的阶段和区域特异性表达，说明双方在空间上精密同步。第二，他们鉴定出两个维持不定型根瘤分生组织所必需的转录因子：MtERF82和MtDOF53。第三，也是最反直觉的发现：宿主和根瘤菌中与ROS相关的应激反应基因，竟然与固氮效率正相关。功能实验进一步证实，转录因子MtERF71和MtCBF1通过调节ROS稳态、激活关键共生基因来促进固氮。

这项工作的价值在于，它把“应激反应”从共生障碍重新定义为共生机制的一部分。ROS不是单纯的破坏性副产物，而可能作为信号分子参与调控固氮基因表达。对农业的意义也很直接：如果能利用这些转录因子增强豆科作物的固氮效率，就能减少氮肥依赖。当然，目前结论主要基于苜蓿模型，ROS促进共生的具体分子回路、以及是否适用于大豆等确定性根瘤，仍需进一步验证。但至少，“应激促共生”这个新视角，给根瘤研究打开了一扇此前被忽略的门。

参考消息：

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)00865-2