豆科植物-根瘤菌共生過程中會在豆科植物根系上形成特殊的器官——根瘤。雖然豆科作物通過與根瘤菌共生從而獲取根瘤菌在根瘤中固定的氮為自己所用,但是共生過程中根瘤菌會同樣消耗植物通過光合作用所積累的碳水化合物。
因此為了平衡共生獲利和自身生長的關系宿主豆科植物形成了一套完整的調控體系稱之為結瘤自主調控體系(AON)來限制根瘤的數(shù)量。
即在未感染時,植物通過葉合成的miR2111,并長距離運輸?shù)礁泻笠种屏薚ML基因,即抑制了AON,從而維持對根瘤菌感染的易感性。另一方面,在植物感染根瘤菌后,植物的根中分泌的CLE多肽運輸?shù)饺~中,結合HAR1受體后,并抑制了miR2111的表達,導致根中的miR2111水平下降,植物啟動AON機制,抑制了根瘤的數(shù)量的增加。
然而,近期來自法國IPS2研究所的Florian Frugier課題組在“Current Biology”雜志上發(fā)表了題為“Compact Root Architecture 2 Promotes Root Competence for Nodulation through the miR2111 Systemic Effector”的研究論文。
該研究證實了miR2111在苜蓿結瘤調控過程中與在百脈根中存在相同的調控機制即正常情況下miR2111在植物地上部分合成通過長距離運輸?shù)礁邪l(fā)揮作用,在植物感染根瘤菌后根中合成的CLE多肽運輸?shù)饺~中被受體識別后會抑制miR2111的表達從而啟動AON。除此之外作者還發(fā)現(xiàn)miR2111在低氮條件下同樣可以作為系統(tǒng)效應因子收到另一個受體激酶CRA2的調控。即在低氮條件下在植物根系中合成CEP多肽,CEP多肽運輸?shù)降厣喜课缓蟊皇荏wCRA2所識別從而促進miR2111的表達。這一結果解釋了為什么cra2突變體在接種根瘤菌后只有少量根瘤形成,因為cra2突變體失去了對miR2111表達的誘導導致運輸?shù)礁械膍iR2111水平下降近而其靶基因TML積累使植物始終處于AON開啟的狀態(tài)。因此,該文章巧妙的通過miR2111將低氮條件下啟動的CRA2信號與結瘤過程中SUNN(苜蓿中識別CLE多肽的受體)介導的AON信號整合在一起。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960982220301640