近日,中国农业大学生物学院梁鹏博团队在《Science》期刊上发表题为“Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants”的研究成果。中国农业大学植物抗逆高效全国重点实验室梁鹏博研究员是该论文的通讯作者,德国弗莱堡大学Thomas Ott教授是共同通讯作者,在读博士生乔李锦、孙恒为论文的共同第一作者。
在豆科植物苜蓿中,SYFO2是根瘤菌侵染根毛、起始侵染线形成的主导因子。接种根瘤菌后,SYFO2在苜蓿根毛细胞膜上呈现为特定的纳米微区(Nanodomain),并与支架蛋白SYMREM1发生物理互作,二者共同驱动蛋白质液-液相分离来形成局部细胞微丝调控枢纽,进而引发细胞膜内陷,最终形成根瘤菌进入宿主细胞的通道—侵染线,该过程中SYFO2的转录水平受根瘤共生特异转录因子NIN调控。SYFO2同时主导菌根真菌在苜蓿根部的胞内侵染,其转录水平在预侵染和早期侵染细胞中被特异激活,其蛋白亚细胞定位在菌丝进入宿主细胞及早期分枝结构处。在非豆科作物番茄中,SYFO2同源基因并未丢失,且调控菌根胞内侵染的功能保守。尽管番茄不能与根瘤菌共生固氮,且NIN基因丢失,但其内源SYFO2基因启动子区仍保留NIN结合位点。在番茄中异源引入苜蓿NIN蛋白,可成功激活番茄内源SYFO2的表达,揭示了根瘤菌早期侵染这一遗传通路框架在非豆科作物中的工程化潜力。
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根瘤菌、丛枝菌根侵染豆科植物和非豆科作物番茄的保守分子框架及工程化策略
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