研究揭示根瘤菌在豆科植物根部跨细胞侵染的机制！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者周小马

豆科植物在进化过程中保持了在细胞内容纳称为"根瘤菌"的共生细菌的能力。这种相互作用的结果是根瘤共生（RNS）的发展，从形态上看是由根毛（RH）生长的重新定向启动的，这个过程被称为"根毛卷曲"，随后细菌被捕获在一个新形成的结构中，称为侵染室（IC）。被捕获的根瘤菌在IC内开始分裂，并引发隧道状结构的侵入性生长，即侵染线（IT）。IT被预先形成的细胞柱（pre-IT）引导，这些细胞柱富含内质网和细胞骨架成分，向细胞的基底膜移动。在IT的进展过程中，在根皮层和周鞘细胞中执行器官形成程序，导致根瘤原基的发育。ITs将通过穿透几个根皮层细胞，向这个原基跨细胞生长，最后向根瘤内的细胞释放细菌。这些定殖的根瘤细胞为分化的根瘤菌（类菌体）提供了一个自由氧含量低的环境，从而使根瘤菌的固氮酶复合物能够固定大气中的氮气。

可以认为，时空限制的细胞壁（CW）重塑是启动和维持IT生长、IT的跨细胞通过以及细菌释放所必需的。双子叶植物的细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶和结构性糖蛋白组成。多糖胼胝体以更局部和暂时封闭的方式沉积，胼胝体降解酶MtBG2的丧失导致结瘤的缺陷。

2023年1月18日，国家权威学术期刊Current Biolgoy发表了德国弗莱堡大学Thomas Ott团队的最新相关研究成果，题为Transcellular progression of infection threads in Medicago truncatula roots is associated with locally confined cell wall modifications的研究论文。

根瘤共生对土壤氮肥有全球性影响，其特点是根瘤菌在豆科植物根部的细胞内定殖。尽管共生体最初被形态上适应的根毛吸收，但根瘤菌在膜封闭的侵染线内持续地通过几个根皮层和后来的根瘤细胞层。在整个跨细胞传递过程中，根瘤菌必须反复通过宿主的质膜和细胞壁。在这篇文章中，科研人员研究了这一重要过程，并描述了在侵染线和跨细胞通道部位的一个共生体特异性果胶甲酯酶（SyPME1）和结瘤果胶裂解酶（NPL）的协同作用。它们的协调功能介导了细胞-细胞界面的空间局限性果胶改变，从而建立了一个质外体隔间，细菌被暂时释放到邻近的细胞中并被吸收。这个过程允许侵染线在细胞内成功地通过整个根皮层组织的进展。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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