The Crop Journal | 东北农业大学陈庆山团队利用栽培大豆和野生大豆构建的染色体片段代换系挖掘调控共生结瘤重要基因

大豆作为重要的粮食和经济作物，能够为人类提供大量蛋白质和油脂。大豆经过长期的进化，能够通过与根瘤菌相互作用形成根瘤，将空气中的氮气高效转化为化合态氮，使大豆适应低氮环境，维持正常的生长发育。在大田生产中，大豆-根瘤菌共生体系有利于大豆与其他作物的轮作、间作，提高土壤肥力，减少化肥的使用，同时可改变土壤菌群的组成和分布，提高了大豆在可持续农业中的地位。根瘤菌III型效应因子是大豆-根瘤菌共生体系形成过程中重要的调控因子，能够从根瘤菌中分泌到大豆宿主细胞中，调控共生体系的形成。根瘤菌中含有多种III型效应因子，其中大部分效应因子在大豆-根瘤菌共生体系形成过程中的分子调控机制及信号网络仍有待进一步揭示。

近日，东北农业大学陈庆山课题组在The Crop Journal在线发表了题为“Genetic variation in GmCRP contributes to nodulation in soybean (Glycine max Merr.)”的研究论文， 通过挖掘栽培大豆和野生大豆响应根瘤菌的差异，鉴定到与根瘤菌III型效应因子相关控制共生结瘤的重要基因，为共生固氮的利用奠定基础。

研究团队通过对收集的310份大豆自然群体进行接种野生型根瘤菌HH103和III型效应因子NopC突变体进行根瘤表型鉴定，发现NopC突变能够明显引起栽培大豆根瘤数减少，而不能改变大部分农家种野生豆的根瘤表型（图1）。说明根瘤菌侵染过程中，不同大豆种质对NopC的响应不同。以栽培大豆绥农14（NopC突变影响表型）和野生大豆Zyd 00006（NopC突变不影响表型）为研究对象，进一步分析NopC突变对共生结瘤的影响，发现NopC突变能够抑制根瘤菌对绥农14的侵染（图1）。利用绥农14和Zyd 00006为父母本的高世代染色体片段代换系定位响应NopC的QTL，结合群体野生大豆染色体片段导入分析、父母本重测序数据和表达分析，最终筛选到GmCRP能够响应NopC。通过发状根转化体系过表达和沉默GmCRP，发现GmCRP过表达能够促进共生结瘤，沉默情况下能够抑制共生结瘤（图2）。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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