近日，生命科學(xué)學(xué)院Christian Staehelin教授課題組在國(guó)際知名權(quán)威期刊The Plant Cell（五年影響因子9.996）在線(xiàn)發(fā)表了題為“Role of the Nod Factor Hydrolase MtNFH1 in Regulating Nod Factor Levels during Rhizobial Infection and in Mature Nodules of Medicago truncatula”的研究論文。該研究揭示截形苜蓿與苜蓿中華根瘤菌共生中，截形苜蓿結(jié)瘤因子水解酶（MtNFH1）在根瘤菌的入侵和成熟根瘤形態(tài)發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。生命科學(xué)學(xué)院博士后蔡杰為該論文的第一作者，Christian Staehelin教授和謝致平副教授為該論文的通訊作者，中山大學(xué)為第一單位。
結(jié)瘤因子水解酶突變體的結(jié)瘤表型
根瘤菌是一種可以侵染豆科宿主植物結(jié)瘤固氮的土壤細(xì)菌，能將大氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化氨。豆科植物與根瘤菌間共生系統(tǒng)的建立依賴(lài)于兩者間復(fù)雜的信號(hào)應(yīng)答。宿主植物的根分泌類(lèi)黃酮，它會(huì)與根瘤菌的NodD蛋白作用，進(jìn)而激活在啟動(dòng)子區(qū)域具有保守的nod盒的共生基因的表達(dá)，而大多數(shù)的NodD依賴(lài)的基因編碼的酶正是合成結(jié)瘤因子（Nodulation Factors）所需的。結(jié)瘤因子是根瘤菌侵入宿主細(xì)胞所必需的信號(hào)分子，它屬于脂質(zhì)幾丁質(zhì)寡糖家族，具有殼聚糖（幾丁質(zhì)寡糖）骨架，并且在非還原性N末端連接著脂肪酸鏈（?；湥＝Y(jié)瘤因子能夠被宿主植物中的相應(yīng)受體識(shí)別，從而引起一系列特異的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)。
在模式豆科植物截形苜蓿中，Staehelin教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種結(jié)瘤因子水解酶 （MtNFH1），它雖然缺乏幾丁質(zhì)酶活性，但是能夠特異地水解來(lái)自苜蓿中華根瘤菌中的結(jié)瘤因子，表明了MtNFH1對(duì)于結(jié)瘤因子具有更高的偏好性。在這篇文章中，Staehelin教授團(tuán)隊(duì)研究了結(jié)瘤因子水解酶（MtNFH1）在共生中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)接種苜蓿中華根瘤菌時(shí)，結(jié)瘤因子水解酶積聚在侵染腔中表達(dá)。截形苜蓿結(jié)瘤因子水解酶突變體研究發(fā)現(xiàn)，在突變體中根瘤菌入侵呈現(xiàn)延遲的現(xiàn)象，說(shuō)明過(guò)量的結(jié)瘤因子會(huì)抑制侵染線(xiàn)的形成。結(jié)瘤實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，突變體早期根瘤呈現(xiàn)根瘤肥大和分支狀（二分體或掌狀-珊瑚狀）。同時(shí)，根瘤的分支狀表型也分別出現(xiàn)在結(jié)瘤因子水解酶過(guò)表達(dá)植株和野生型植物接種結(jié)瘤因子過(guò)表達(dá)菌株中。因此，結(jié)瘤因子水解酶對(duì)于結(jié)瘤因子濃度的精準(zhǔn)調(diào)控是根瘤菌入侵根毛以及成熟根瘤形態(tài)發(fā)生所必需的。
