Jeremy Murray研究组揭示了转录因子NIN在根瘤菌侵染时的关键作用

2019年2月1日,Plant Physiology杂志在线发表了中科院分子亚博体育app物科学卓越创新中心/亚博体育app物生理生态研究所、中国科学院-英国约翰.英纳斯中心亚博体育app物和微生物科学联合研究中心(Center of Excellence for Plant and Microbial Sciences; CEPAMS)Jeremy Murray研究组题为“NIN acts as a Network Hub Controlling a Growth Module Required for Rhizobial Infection”的研究论文,本文揭示了转录因子NIN在根瘤菌侵染时起的关键作用。 

豆科结瘤固氮的研究对可持续性农业生产的发展具有重要意义,因此根际固氮细菌成功进入豆科亚博体育app物并启动建立互惠互利的共生器官-根瘤的机理是重要的基础生物学问题。大量分子遗传研究鉴定出一些结瘤必需的关键因子,其中包括转录因子NIN(Nodule Inception),但是其调控机制长期以来悬而未决。近年来,Jeremy Murray研究组通过根毛转录组的分析(Breakspear et al., 2014; Plant Cell)揭示了根瘤菌侵染细胞呈现活跃的极性生长特征,表现在参与细胞壁修饰、赤霉素生物合成等的基因被激活,同时生长所需的重要营养元素(氮、磷、钾)的吸收和同化基因也被诱导高度表达。该文通过进一步的分析发现侵染细胞里这些生长元件的表达都受NIN的调节,表明了NIN作为的NLPs家族(NIN-Like Proteins,NLPs)的成员,也有其他NLPs家族成员类似的基因调控功能,揭示了NIN在根瘤形成和进化过程中的重要角色。 

另外,NIN的表达也影响了茉莉酸的生物合成以及信号传导,揭示出NIN对根瘤菌入侵的防御调控。同时,NIN的表达也分级激活了结瘤关键转录因子NF-YA1及其调控网络,使其成为了根瘤菌侵染的中心调节枢纽。 

论文链接:http://www.plantphysiol.org/content/early/2019/02/01/pp.18.01572.long


图:根瘤菌侵染的基因调控网络模型