中科院谢芳团队研究揭示关键蛋白复合物介导根瘤菌侵染百脉根的机制！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者周小马

豆科植物与其根瘤菌共生体之间的固氮根瘤共生（RNS）非常重要，因为植物可以从被根瘤菌还原成NH3的气态氮中获得氮。这种共生关系的建立和维持取决于合作伙伴之间的分子对话。固氮根瘤的形成需要两个发育过程：根瘤器官发生和细菌侵染。虽然这两个过程可以在遗传上分开，但它们必须在空间和时间上协调，以确保在细菌侵染的地方形成根瘤器官。作为对植物所散发的黄酮类物质的回应，根瘤菌分泌被称为结瘤因子（NFs）的修饰性脂壳寡糖分子，可以激活根瘤器官发生，并能诱导与细菌侵染开始有关的细胞变化。

2023年2月3日，国际权威学术期刊PLOS GENETICS发表了中国科学院分子植物科学卓越中心谢芳（PNAS | 中科院谢芳团队揭示结瘤植物钙通道复合物的激活机制！）团队的最新相关研究成果，题为RPG interacts with E3-ligase CERBERUS to mediate rhizobial infection in Lotus japonicus的研究论文。

根瘤菌和豆科植物之间的共生互动导致了根瘤的形成，根瘤可以固氮，用于植物生长。根瘤菌通常通过植物制造的类似隧道的结构入侵豆科植物的根部，这种结构称为侵染线（IT）。RPG（根瘤菌引导的极性生长）编码一个卷曲螺旋的蛋白质，在蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）中已被确定为根瘤侵染所需的蛋白质，但对RPG的功能仍不甚了解。

在这项研究中，科研人员鉴定和描述了百脉根（Lotus japonicus）的RPG，并确定它是IT形成所必需的。RPG被百脉根中慢生根瘤菌（Mesorhizobium loti）或纯化的结瘤因子诱导，并显示出感染特异性表达模式。结瘤起始因子（NIN）与RPG启动子结合并诱导其表达。科研人员发现RPG在L. japonicus根部原生质体和被M. loti侵染的根毛中显示了点状的亚细胞定位。RPG的N端预测C2脂质结合结构域不是这种亚细胞定位或功能所需的。CERBERUS是一种U-box E3连接酶，它也是根瘤菌侵染所必需的，被发现在点状结构中具有类似的定位。根瘤菌接种后，RPG与CERBERUS在早期胞内体（TGN/EE）区室和根毛的细胞核附近共同定位并直接相互作用。科研人员的研究揭示了一个RPG-CERBERUS蛋白复合物，它参与了介导IT延伸的外分泌途径。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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