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豆科植物如何容纳两个不同的微生物伙伴

2019-03-02 10:40:39 • 来源：

豆类和豆类等豆类与固氮细菌，根瘤菌形成了亲密互利的伙伴关系(共生)。该植物受益于增加的氮供应，由根瘤菌从空气中“固定”，而细菌受益于特殊结构内的保护性调节，称为根瘤，从寄主植物提供养分。在许多植物物种的根和土壤真菌(称为菌根真菌)之间形成不同类型的共生。两种类型的复杂植物 - 微生物相互作用对于为植物提供营养是至关重要的，但是这些共生关系如何发展的许多细节仍不清楚。

筑波大学的研究人员与其他两所日本大学合作，揭示了控制根与微生物共生背后发育过程的机制拼图中的关键部分。该小组确定了一个基因，该基因在控制豆科植物根系如何为根瘤菌建立细胞调节方面起着关键作用，这在PLOS遗传学的最新出版物中有所描述。

当基因在突变植物中失活时，根部产生的固氮结节显着减少，因为细菌的通常(细胞内)进入途径(称为感染线)在根细胞中不能正常发育。然而，当细菌通过根细胞之间的不同(细胞间)途径进入时，少数结节确实发生，比正常情况晚几周。

该团队将该基因命名为共生体(lan)。他们发现它在突变体中失活，并发现它与其他植物物种中的基因密切相关。它被认为编码一种蛋白质，该蛋白质在其他调节蛋白质(称为介体)的复合物中起作用，以控制许多基因和过程的表达。这是该基因参与控制植物 - 微生物相互作用的第一份报告。

相应的作者Takuya Suzaki说：“我们使用了豆科植物莲藕(Lotus japonicus)，它可以快速生长和繁殖，并且比大多数作物植物具有更小，更简单的基因组。” “我们的研究方法包括基因改造，使用荧光染料通过显微镜研究植物的解剖学，基因组测序，以及使用最新的基因编辑技术生产突变植物。”

lan基因不仅对于与根瘤菌的共生很重要：该团队表明该基因也是与菌根真菌共生所必需的。

“这项研究表明，单一控制系统可以建立两种对植物营养很重要的完全不同的共生体，”Suzaki说。“我们的研究结果对于了解植物发育过程如何协调具有更广泛的意义。”

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