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鉴定了豆科植物与固氮根瘤菌共生的新受体

2019-04-11 15:12:24 • 来源：

豆科植物可以在氮贫乏的土壤中生长，因为它们能够与固氮细菌共生。人们对使用有关这种共生的知识以转移到其他非共生植物非常感兴趣。一个国际研究团队已经向理解这一复杂的生物过程迈进了一步。

鉴定了豆科植物与固氮根瘤菌共生的新受体

无论是有益还是有害的微生物，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。

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提供给植物的铵，从而增加生长。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。

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 - 非宿主关系至关重要。

为了引发共生，豆科植物使用特异性受体蛋白质，可以识别细菌产生的Nod因子分子。两种Nod因子受体NFR1和NFR5是众所周知的。它们属于所谓的LysM受体激酶蛋白的大家族，这表明其他类似的受体也可能参与Nod因子信号传导。

来自丹麦，意大利，法国和日本的国际研究小组现已通过研究模式豆科植物莲藕(Lotus japonicus)，确定了另一种称为NRFe的LysM受体激酶的作用。结果表明NFRe和NFR1具有相似且不同的生化和分子特性。NRFe主要在位于根表面上的特定区域的细胞中表达。与NFR1相比，NFRe具有限制于外根细胞层的受限信号传导能力。当NRFe突变时，根内部的Nod因子信号传导较少，形成的结节较少。

NFR1型受体也已在植物中发现的家庭豆类，它不与根瘤菌共生关系之外的细菌。鉴定对于Nod-factor信号传导重要的受体可以为非共生作物中的新生物技术目标提供基础，以改善其在营养不良条件下的生长。

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