中科院分子植物卓越中心Jeremy Murray研究组综述豆科植物侵染线形成的分子机制

大豆和苜蓿等豆科植物可以在缺氮的贫瘠土壤中生长，归因于它们与根瘤菌建立共生根瘤的能力。青铜器皿上发现的大豆象形文字表明，人们早在3000年前就已经注意到大豆具有特殊的根瘤结构。侵染线（infection thread）是根瘤菌侵入宿主植物的通道，是形成固氮根瘤的关键，但是对于根瘤菌侵染的调控机制在很大程度上还是未知的。

近日，中科院分子植物科学卓越创新中心/CAS-JIC植物和微生物科学联合研究中心Jeremy Murray课题组在Journal of Experimental Botany发表了题为“Unraveling the rhizobial infection thread”的文章，综述豆科植物侵染线形成的分子机制。

该研究综述首先简要回顾了豆科植物侵染线的研究进展，总结了结瘤过程中的部分侵染相关基因及其突变体表型。然后该论文重点综述了两项最新的科研进展：细胞周期核心组分“MYB-AUR1-MAP”调控根瘤菌侵染的分子机制，以及共生特异的“侵染复合体Infectosome”在侵染线极性生长中所发挥的重要作用。

图1. 根瘤菌侵染豆科植物。（A）大豆的早期象形文字（左）和大豆植物的模式图（右），象形文字中间的水平笔画被认为代表地面，底部的三个点象征着土壤中的根瘤。（B-G）根瘤菌侵染苜蓿根毛的过程，比例尺为50微米。（H）侵染线穿过根毛并延伸到根瘤原基中，蓝色表示根瘤菌，比例尺为200微米。

最后，该文还探讨了这两个分子模块在共生过程中的潜在联系，以及胞质分裂机制为共生微生物细胞内侵染提供进化基础的假设。

图2. 根瘤菌侵染根毛的分子机制模式图。

中科院分子植物卓越中心Jeremy Murray研究员长期关注植物与微生物共生相关研究，主要成果发表在Science、Nat Commun、PNAS、EMBO J、Plant Cell和Mol Plant等期刊。Jeremy Murray研究员为该论文通讯作者，高锦鹏博士为第一作者，博士生梁文杰、谢芳研究员和中科大刘承武研究员也参与了该论文的撰写。 该研究受到国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/jxb/erae017