华中农业大学研究揭示豆科植物共生结瘤平衡的调节机制！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者周小马

共生结瘤对于豆科植物在氮限制条件下的生存和生产力是必不可少的。它是在植物感受到由根瘤菌释放的脂壳寡糖Nod因子（NFs）后开始的，并且需要协调根瘤菌侵染和根瘤器官的形成。LysM型受体激酶（如百脉根的NFR1和NFR5、蒺藜苜蓿的NFP和大豆中的GmNFR1α和GmNFR5α）识别NFs并激活NF信号通路，涉及核Ca2+振荡的编码/解码、结瘤信号通路NSP1-NSP2的异质聚合和结瘤基因的激活（如NIN）。

结瘤的启动主要取决于产生的植物激素细胞分裂素（CKs），以使根部皮质细胞在结瘤的初始阶段成功地进行脱分化和增殖。植物中CKs的水平由CKs的生物合成和代谢来调节。最普遍的活性CK是反式玉米素（tZ），其生物合成受异戊烯基转移酶（IPTs）和细胞色素P450酶的调节。CK活性形式的游离碱是由LOG家族的酶CK核苷5′-单磷酸酯磷酸化水解酶催化的。CK的水平也通过糖共轭或通过细胞分裂素氧化酶（CKXs）的不可逆裂解来调节。CKs的生物合成和代谢受到内源性发育信号以及非生物和生物刺激的动态调节。在豆科植物中，多个CK合成基因的表达被根瘤菌和NFs迅速诱导，导致CKs的早期爆发。CK合成基因的突变（如IPT3和IPT4以及几个LOG基因），导致结瘤减少。同样，导致根部CK水平升高的CKX3基因的功能丧失，也会减少结瘤的数量。因此，在结瘤过程中，CK的生物活性库被精确调节，以维持根系中的最佳结瘤数量。

2022年12月10日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了华中农业大学李霞（Current Biology | 李霞/刘斌团队研究揭示光感应途径调节大豆共生结瘤的机制！）团队的最新相关研究成果，题为The B-type response regulator GmRR11d mediates systemic inhibition of symbiotic nodulation的研究论文。

豆科植物成功的关键是形成和维持最佳共生结瘤的能力，使其能够平衡共生和植物生长之间的权衡。细胞分裂素对结瘤的平衡调节至关重要，但其机制仍未完全了解。在这篇文章中，科研人员表明，一个B型反应调节因子GmRR11d介导了对结瘤的系统性抑制。GmRR11d被根瘤菌和低水平细胞分裂素诱导，GmRR11d可以抑制GmNSP1对GmNIN1a的转录活性，从而抑制大豆的结瘤。GmRR11d正向调节细胞分裂素反应，其在GmNIN1a启动子上的结合被细胞分裂素增强。耐人寻味的是，根瘤菌对GmRR11d的诱导及其功能依赖于GmNARK，GmNARK是一种类似CLV1的受体激酶，抑制结瘤数量。因此，GmRR11d控制着一个与结瘤衰减和细胞分裂素反应激活有关的转录程序，这对系统调节结瘤至关重要。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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