豆科植物-根瘤菌共生過(guò)程中會(huì)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(guò)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(guò)程中根瘤菌會(huì)同樣消耗植物通過(guò)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(zhǎng)的關(guān)系宿主豆科植物形成了一套完整的調(diào)控體系稱之為結(jié)瘤自主調(diào)控體系(AON)來(lái)限制根瘤的數(shù)量。
即在未感染時(shí),植物通過(guò)葉合成的miR2111,并長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)礁泻笠种屏薚ML基因,即抑制了AON,從而維持對(duì)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(yùn)輸?shù)饺~中,結(jié)合HAR1受體后,并抑制了miR2111的表達(dá),導(dǎo)致根中的miR2111水平下降,植物啟動(dòng)AON機(jī)制,抑制了根瘤的數(shù)量的增加。
然而,近期來(lái)自法國(guó)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(shí)了miR2111在苜蓿結(jié)瘤調(diào)控過(guò)程中與在百脈根中存在相同的調(diào)控機(jī)制即正常情況下miR2111在植物地上部分合成通過(guò)長(zhǎng)距離運(yùn)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(yùn)輸?shù)饺~中被受體識(shí)別后會(huì)抑制miR2111的表達(dá)從而啟動(dòng)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(yīng)因子收到另一個(gè)受體激酶CRA2的調(diào)控。即在低氮條件下在植物根系中合成CEP多肽,CEP多肽運(yùn)輸?shù)降厣喜课缓蟊皇荏wCRA2所識(shí)別從而促進(jìn)miR2111的表達(dá)。這一結(jié)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?yàn)閏ra2突變體失去了對(duì)miR2111表達(dá)的誘導(dǎo)導(dǎo)致運(yùn)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(kāi)啟的狀態(tài)。因此,該文章巧妙的通過(guò)miR2111將低氮條件下啟動(dòng)的CRA2信號(hào)與結(jié)瘤過(guò)程中SUNN(苜蓿中識(shí)別CLE多肽的受體)介導(dǎo)的AON信號(hào)整合在一起。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960982220301640