Nature：中科院王二涛课题组提醒根瘤菌内共生退化的症结事情

2020年12月15日讯/BIOON/---豆科植物与年夜多半海洋植物分歧，可以与固氮根瘤菌构成根瘤共生。迷信家们在17世纪就已描绘了豆科植物根瘤的剖解构造，在19世纪发明根瘤细胞包容内共生根瘤菌停止固氮。

豆科植物皮层在发育上与非豆科植物的皮层分歧：它可以对植物激素或根瘤菌的共生旌旗灯号作出反响而去分化，从而使得根瘤器官从头产生，以包容固氮根瘤菌。但是，为什么共生固氮仅限于绝对较少的植物物种（次要是豆科植物），依然是个未知数。

在一项新的研讨中，来自中国迷信院分子植物迷信杰出立异中间、中国迷信院植物心理生态研讨所和河南年夜学等研讨人员的研讨人员发明豆科植物蒺藜状苜蓿（Medicago truncatula）皮层细胞中陈旧的SHR-SCR（SHORTROOT-SCARECROW）法式为新的根瘤器官产生指定了它们共同的命运。相干研讨成果近期揭橥在Nature期刊上，论文题目为“An SHR–SCR module specifies legume cortical cell fate to enable nodulation”。论文通信作者为中科院上海植物心理生态研讨所研讨员王二涛（Wang Ertao）传授。

图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-3016-z。 为了肯定招致豆科植物皮层细胞决裂反响的潜在遗传门路重编程事情，这些作者针对蒺藜状苜蓿和拟南芥基因构建了EGFP-β-葡萄糖醛酸酶申报基因（promoter:EGFP-GUS），发明蒺藜状苜蓿SCR（MtSCR）申报基因在蒺藜状苜蓿内皮、皮层和表皮中高度表达，这与拟南芥SCR（AtSCR）构成光鲜比较。数据显示，scr和scr/scl23渐变体的根瘤构成年夜年夜削减，根皮层中SCR的表达是根瘤肇端进程中皮层细胞决裂所必须的。

此外，这些作者还发明MtSHR1/2 mRNA的表达被限制在中柱（stele），这与AtSHR在拟南芥中的表达形式类似。风趣的是，MtSHR-GUS交融卵白在中柱和内皮以外的表皮和皮层中积聚了GUS（β-Glucuronidase，β-葡萄糖醛酸酶）染色。数据标明，皮层细胞特异性的MtSHR积聚是根瘤肇端时代皮层细胞决裂所必须的。根瘤菌斑接种和细胞决裂素处置标明，皮层细胞表达的MtSHR-MtSCR掌握了蒺藜状苜蓿根部皮层细胞的决裂才能。

进一步的研讨发明，根瘤菌旌旗灯号招致MtSHR-MtSCR在皮层细胞和根瘤原基中的积聚。在没有根瘤菌接种的情形下，蒺藜状苜蓿毛状根中广泛过表达的MtSHR能增进皮层细胞决裂并构成假根瘤。这些数据配合证实了陈旧的SHR-SCR法式指定了豆科植物皮层细胞命运，以完成根瘤器官从头产生。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Wentao Dong et al. . Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-3016-z.

2."Exciting biology" reveals central event of evolution of rhizobial endosymbiosis

https://phys.org/news/2020-12-biology-reveals-central-event-evolution.html