豆科植物-根瘤菌共生过程中会在豆科植物根系上形成特殊的器官根瘤，是由固氮菌感染和根瘤器官发生两个发育过程组成。与其他器官类似，根瘤的形成是由原基部位植物激素生长素的局部最大值决定的。然而，生长素如何调节根瘤发育仍然知之甚少。
2021年7月7日，Plant Cell在线发表了来自福建农林科技大学陈栩课题组题为“GmPIN-dependent polar auxin transport is involved in soybean nodule development“的研究论文。该研究揭示了大豆中生长素转运蛋白 GmPIN1 驱动的动态生长素转运参与了根瘤原基的形成。
自1990至今，通过正向遗传学和反向遗传学技术方法已鉴定出近200个基因参与根瘤菌共生固氮的调控。这些基因的发现极大程度的促进了我们对根瘤菌共生固氮这个过程的认知，其中包括：共生固氮在植物中的进化历程，宿主植物与根瘤菌之间的信号交流，宿主细胞如何调控根瘤菌侵染，宿主细胞的分裂以及根瘤发育的调控，根瘤菌在根瘤细胞中的分化等过程。其中，根瘤的形成是由原基部位植物激素生长素的局部最大值决定的，然而生长素如何调节根瘤发育仍然知之甚少。
图.激素控制共生固氮
该研究发现在大豆中，生长素转运蛋白GmPIN1在结节原基细胞中特异性表达，并且 GmPIN1 在这些细胞中是极性定位。同时发现利用结瘤调节剂可触发 GmPIN1b 向根皮层细胞的扩展分布，而细胞分裂素可重新排列 GmPIN1b 极性。
进一步用 CRISPR-Cas9 产生Gmpin1abc三重突变体显示，根瘤分生组织中生长素最大值的建立缺失，根瘤原基细胞出现异常分裂。而GmPIN1 的过表达抑制了结节原基起始。最后，该研究发现拟南芥PIN2的直向同源物GmPIN9d在根瘤发育过程中与 GmPIN1 一起作用，以在维管束中向顶端运输生长素，微调生长素供应以促进根瘤扩大。
综上所述，PIN 依赖性生长素转运如何调节大豆根瘤发育的不同方面，并表明生长素梯度的建立是豆科植物和根瘤菌之间适当相互作用的先决条件。
论文链接：
https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koab067/6151705
文章来源“iPlants”公众号
本文版权归原作者所有，文章内容不代表平台观点或立场。如有关于文章内容、版权或其他问题请与我方联系，我方将在核实情况后对相关内容做删除或保留处理！