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原标题:新意识推翻了小编们前边对植物怎样支配共生的

浏览次数:139 时间:2020-03-01

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加拿大pc28,植物如何识别土壤中有益微生物

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新发现表明,来自枝条的微RNA通过下调基因而使豆科植物根部易于共生感染,否则这些基因会阻碍根系对共生细菌的反应。这些发现有助于我们了解如何使固氮共生有效,以及我们需要做些什么才能在农学上开发它。

多年来,科学家们一直都想知道豆科植物——其根部的根瘤菌从稀薄的空气中生产植物必不可少的营养——是如何识别这些细菌既友好又不同于其自身的细胞以及寄主植物的蛋白质是如何找到这些细菌并利用这些“意外收获”的。

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。

一个国际研究小组发现,一种叫做micro RNA miR2111的小RNA序列从豆科植物的叶子到根部传播,可以与根细菌形成固氮共生体。一旦进入根部,miR2111确保植物易受共生感染。根表达一种基因,通常会阻碍根系对共生细菌的反应,而miR2111会干扰该基因的活性。这些发现也解释了为什么没有枝条的根无法开始固氮共生,并且刚刚发表在国际期刊科学杂志上。

近日,由王东带领的美国马萨诸塞大学安姆斯特分校的分子植物学家们通过对蒺藜状苜蓿的研究,揭示了寄主植物基因如何编码一种蛋白质——识别共生菌的细胞膜,并引导其他蛋白质吸收营养。

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。

新发现推翻了我们之前对植物如何控制共生的理解,因为结果表明,在植物与细菌接触之前,调节感染的机制已经到位。这种资源成本高昂的解决方案确保一旦存在正确的细菌就能快速响应植物,强调对于寄主植物来说防止滥用对所有时间的控制至关重要。

植物经常通过微生物来帮助它们满足对营养的需求,并以光合作用的产物作为“报酬”。大部分陆生植物的这一过程依靠的是与菌根菌的共生——丛枝菌根的结构帮助植物吸收土壤中的磷、硫、氮和其他微量元素。因为土壤中氮含量是有限的,这种方法类似于“搜寻”。

豆科植物和根瘤菌之间的相互作用是非常有选择性的。先前的研究表明,植物能够识别共生的根瘤菌产生的特定信号分子。特别是一种称为Nod因子信号传导的识别系统对于建立豆科植物和根瘤菌之间的宿主

与豆科植物家族的其他成员一样,豆类,豌豆和大豆含有大量蛋白质。这就是为什么素食主义者和农民都有很高的需求。与其他植物如谷物,马铃薯或苹果树不同,豆类已经进化出在其根部的特殊器官内容纳固氮细菌的能力。这些细菌称为根瘤菌,为植物宿主提供氨形式的氮减少,并从植物中获得全部矿物质和碳水化合物营养。因此,豆科植物在没有化学氮肥的情况下快乐地生长

相比之下,豆科植物的“技艺”显得更为先进:它们利用一种名为根瘤菌的细菌固氮,并将之转化为植物肥料氨元素。与根瘤菌共生意味着豆类可以通过固定空气中的氮制造氨。大气中氮的比例为78%,“本质上是无限的。”研究人员说。

  • 非宿主关系至关重要。

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