我校园艺学院吴双教授团队在大豆结瘤中取得重要进展

来源:福建农林大学(新版)发布时间:2022-01-15作者:园艺学院 常江 文/图创建部门:福建农林大学(新版)

近日,我校园艺学院吴双教授团队在大豆结瘤中取得重要进展。

豆科植物的结瘤由两个过程协调:根瘤菌侵染和结瘤形成。过去十年的研究已经确定了早期共生阶段Nod因子激活信号通路的关键组成部分。结瘤发生始于根皮层组织中的新细胞分裂。大豆的根皮层由多层组成,Nod因子诱导的细胞分裂首先发生在外皮层细胞中,然后是内皮层组织。已经确定了许多Nod因子感知的调节因子,包括NODULE INCEPTION (NIN)、ERF家族蛋白 (ERN) 和称为结瘤信号通路 (NSP1 和 NSP2) 的两个GRAS家族蛋白。在没有根瘤菌的情况下,NIN的过度表达足以诱导皮层细胞分裂并导致自发的类结瘤结构。ENOD40是结瘤原基起始的标记基因,在结瘤开始时上调。这些Nod因子诱导基因可以直接被NSP1激活。

大豆的固氮作用发生在根瘤中,根瘤产生于根皮层的新细胞分裂。尽管已经确定了几个早期的结瘤基因,但在结瘤过程中刺激皮层细胞分裂的机制还没有完全解决。本研究提供证据表明,大豆SHORT-ROOT(GmSHR)的两个旁系同源基因在大豆的结瘤过程中发挥了重要作用。GmSHR4和GmSHR5(GmSHR4/5)的表达在结瘤初期,即第一次细胞分裂发生时在皮层细胞中被诱导。GmSHR4/5的表达水平与皮层细胞分裂和结瘤呈正相关。敲除GmSHR5抑制了结瘤过程中外皮层的细胞分裂。敲除这两个旁系基因会破坏整个皮层的细胞分裂,导致组织不良的结瘤原基和延迟的维管组织形成。GmSHR4/5的功能是通过增强细胞分裂素信号和激活早期结瘤蛋白基因。有趣的是,D型细胞周期蛋白作用于GmSHR4/5的下游,而GmSHR4/5形成一个调节D型细胞周期蛋白的前馈回路。D型细胞周期蛋白在大豆根部的过量表达也增强了结瘤作用。本研究表明,GmSHR4/5介导的通路是大豆结瘤过程中触发细胞分裂素信号并激活D型细胞周期蛋白的重要模块。 

2022年1月13日,该成果以“SHORT-ROOT paralogs mediate feedforward regulation of D-type cyclin to promote nodule formation in soybean” 为题发表在国际权威学术期刊《Proc Natl Acad Sci U S A》,福建农林大学为第一完成单位,福建农林大学园艺学院博士后王春华、博士生李梦、科研助理赵阳为论文第一作者,吴双教授为通讯作者,研究得到了国家重点研发计划(2016YFD0100700, 2018YFD1000800)和国家自然科学基金(31722006)的资助。

论文原文链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35022232/


转载本网文章请注明出处

返回原图
/