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生命科学学院Christian Staehelin课题组揭示结瘤因子水解酶在共生过程中的作用


稿件来源:生命科学学院 | 作者: | 编辑:彭楚裔 | 发布日期:2018-02-07 | 阅读次数:


        近日,生命科学学院Christian Staehelin教授课题组在国际知名权威期刊The Plant Cell(五年影响因子9.996)在线发表了题为“Role of the Nod Factor Hydrolase MtNFH1 in Regulating Nod Factor Levels during Rhizobial Infection and in Mature Nodules of Medicago truncatula”的研究论文。该研究揭示截形苜蓿与苜蓿中华根瘤菌共生中,截形苜蓿结瘤因子水解酶(MtNFH1)在根瘤菌的入侵和成熟根瘤形态发生过程中发挥着重要的作用。生命科学学院博士后蔡杰为该论文的第一作者,Christian Staehelin教授和谢致平副教授为该论文的通讯作者,中山大学为第一单位。


结瘤因子水解酶突变体的结瘤表型
 
        根瘤菌是一种可以侵染豆科宿主植物结瘤固氮的土壤细菌,能将大气中的氮气转化氨。豆科植物与根瘤菌间共生系统的建立依赖于两者间复杂的信号应答。宿主植物的根分泌类黄酮,它会与根瘤菌的NodD蛋白作用,进而激活在启动子区域具有保守的nod盒的共生基因的表达,而大多数的NodD依赖的基因编码的酶正是合成结瘤因子(Nodulation Factors)所需的。结瘤因子是根瘤菌侵入宿主细胞所必需的信号分子,它属于脂质几丁质寡糖家族,具有壳聚糖(几丁质寡糖)骨架,并且在非还原性N末端连接着脂肪酸链(酰基链)。结瘤因子能够被宿主植物中的相应受体识别,从而引起一系列特异的信号级联反应。
        在模式豆科植物截形苜蓿中,Staehelin教授团队发现了一种结瘤因子水解酶 (MtNFH1),它虽然缺乏几丁质酶活性,但是能够特异地水解来自苜蓿中华根瘤菌中的结瘤因子,表明了MtNFH1对于结瘤因子具有更高的偏好性。在这篇文章中,Staehelin教授团队研究了结瘤因子水解酶(MtNFH1)在共生中的作用。研究发现,当接种苜蓿中华根瘤菌时,结瘤因子水解酶积聚在侵染腔中表达。截形苜蓿结瘤因子水解酶突变体研究发现,在突变体中根瘤菌入侵呈现延迟的现象,说明过量的结瘤因子会抑制侵染线的形成。结瘤实验研究发现,突变体早期根瘤呈现根瘤肥大和分支状(二分体或掌状-珊瑚状)。同时,根瘤的分支状表型也分别出现在结瘤因子水解酶过表达植株和野生型植物接种结瘤因子过表达菌株中。因此,结瘤因子水解酶对于结瘤因子浓度的精准调控是根瘤菌入侵根毛以及成熟根瘤形态发生所必需的。


          论文链接http://www.plantcell.org/content/early/2018/01/24/tpc.17.00420

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