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原标题:该研究明确证实了MAPK级联反应参与豆科植物共生

浏览次数:173 时间:2020-03-01

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研究发现新型RING类别E3泛素连接酶 继今年年初华中农业大学张忠明教授研究组在Plant Cell杂志上发表了关于克隆豆科植物固氮调控基因的研究成果之后,近期又再次发表文章,发现了新型的RING类别的E3泛素连接酶,正调控结瘤的一个关键基因SIE3,这将有助于揭示泛素化修饰在豆科植物共生信号转导及根瘤发育中作用和功能。相关成果公布在Plant Physiology杂志上。自2008年以来,农业微生物学国家重点实验室张忠明研究组在The Plant cell,Plant physiology等国际知名学术期刊上发表多篇论文,获得了豆科植物共生信号转导途经及调控机制研究方面的不少重要成果。空气成分中约有80%的氮,但一般植物无法直接利用,只能通过外加氮肥来供应农作物的生长,作物成本以及环境压力成为广受关注的问题。而花生、大豆、苜蓿等豆科植物,与根瘤菌有着独特的共生固氮合作关系,形成固氮根瘤,把空气中的分子态氮转变为植物可利用的氨态氮,植物就能直接利用空气中的氮素来供给自身的生长。因此,每个根瘤相当于一座供给植物养料的微型氮肥厂。豆科植物共生受体激酶SYMRK是一个含有LRR和蛋白激酶结构域的跨膜受体,位于共同共生信号途径的起始点,是豆科植物与根瘤菌和菌根真菌建立内共生关系的关键信号元件,同时也是非豆科植物与放线菌共生所必需的。围绕该共生受体激酶的功能和作用机制,张忠明课题组相继发现与其相互作用的ARID转录因子SIP1和有丝原蛋白激酶MAPKK。但是SYMRK如何被调控,以及结瘤因子信号如何被转导到下游的,科学家们还并不清楚,在这篇文章中,研究人员在模式豆科植物百脉根中发现一个新型的RING类别的E3泛素连接酶:SIE3,具有泛素化修饰共生受体激酶的功能,超表达引起根瘤数增加,RNAi干扰则抑制根瘤的形成,其研究揭示泛素化修饰在豆科植物共生信号转导及根瘤发育中作用和功能。文章的第一作者袁松丽博士表示,SIE3基因在共生固氮中起着重要的调控作用。过量表达该基因能引起根瘤数增加,沉默该基因则抑制根瘤的形成。倘若有效利用固氮细菌与植物、农作物相互作用,来自自身产生固氮,可大量减少化肥在农业中的使用。更多阅读《植物生理学》发表论文摘要特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的来源,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。

核心提示: 近日,植物学权威刊物《植物细胞》(The Plant cell)在线发表了华中农业大学张忠明课题组豆科植物共生固氮方面的最新研究结果,该研究利用蛋白质相互作用等技术,在模式豆科植物中克隆到一个调控根瘤菌共生信号及根瘤形成的关键基因SIP2,该基因编码一个有丝分裂原激活的蛋白激酶激酶。

豆科植物能够在缺氮土壤中生长,因为它们具有与固氮细菌共生的能力。人们对使用有关这种共生的知识非常感兴趣,以便能够转移到其他非共生植物。国际研究团队更进一步了解这一复杂的生物过程。微生物,无论是有益还是有害,在包括植物在内的所有生物中都发挥着重要作用。因此,监测周围微生物的能力对于植物存活至关重要。例如,土壤生长植物的根部被富含微生物的环境所包围,因此进化出了复杂的监测机制。

加拿大pc28,近日,植物学权威刊物《植物细胞》(The Plant cell,影响因子9.396)在线发表了华中农业大学农业微生物学国家重点实验室张忠明课题组豆科植物共生固氮方面的最新研究结果,该研究利用蛋白质相互作用等技术,在模式豆科植物中克隆到一个调控根瘤菌共生信号及根瘤形成的关键基因SIP2(SymRK-interacting protein 2),该基因编码一个有丝分裂原激活的蛋白激酶激酶。在植物中,MAP激酶级联反应与各种生物或非生物的应激、激素、细胞分裂和发育过程的信号转导相关。该研究首次报道了MAPK级联反应参与根瘤菌共生信号的转导,发现共生受体激酶SymRK特异性地与SIP2蛋白相互作用并抑制SIP2底物水平磷酸化活性。抑制SIP2基因的表达导致根瘤菌侵入线形成的效率和植株结瘤能力显著降低,说明SIP2在豆科植物结瘤过程中起关键的调控作用。

与大多数其他植物不同,豆类,如豆类,豌豆或扁豆,能够在微生物的帮助下在贫氮土壤中生长。在称为根瘤共生的过程中,豆科植物形成一种称为结节的新器官,其中存在称为根瘤菌的特定土壤细菌。在根瘤内部,根瘤菌将大气中的氮转化为铵,提供给植物增加生长。反过来,豆科植物为细菌提供碳资源,使其能够进行能量要求高的固氮过程。

在豆科植物共生信号传递途径中,目前只发现钙离子作为第二信使参与其信号转导。该研究明确证实了MAPK级联反应参与豆科植物共生信号转导,阐明了MAPKK在豆科植物共生信号转导中的功能和作用机制,其结果将为研究根瘤菌与宿主植物相互作用的分子机制提供一条新的途径。同时,为揭示根瘤菌与豆科植物共生关系建立奥秘、探索建立根瘤菌与非豆科共生固氮体系提供科学依据。

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