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科学家们发现了一种对植物共生很重要的新信号成分
发布时间：2024-10-01 07:58:25来源：
基于蛋白质组学的蛋白质 - 蛋白质相互作用研究已经发现了与豆科动物受体相互作用的蛋白质，该豆类受体介导从质膜到细胞核的信号转导。这表明来自共生细菌的共生信号如何在感知时传播，最终导致它们在宿主植物内的适应。
豆科植物具有重要的农业重要性，主要是因为它们能够与被称为根瘤菌的固氮细菌建立共生关系。更深入地了解生物固氮(BNF)以及随后将这些知识转移到作物植物将使我们能够规避化肥的使用并可持续地种植作物。此外，成功将BNF转移到非豆类作物将特别有利于小农，他们可以在不面临购买无机肥料的现金限制的情况下提高作物产量。
为了实现这一目标，由Jens Stougaard教授指导的奥胡斯大学植物分子生物学小组的成员致力于研究豆科植物 - 根瘤菌共生。2003年，该小组确定了质膜定位结瘤(Nod)因子受体 1和5(NFR1和NFR5)，负责识别兼容的共生体; Nod因子是共生信号分子，其结构根据根瘤菌种类而变化。使用严格的锁定(Nod因子受体)和关键(Nod因子)机制，只允许兼容的根瘤菌进入植物，而不相容的细菌将不能感染和定殖根瘤。
经过15年的研究取得突破
15年来，在Nod因子受体下游直接传递Nod因子信号所涉及的成分仍然难以捉摸，限制了研究人员对这些Nod因子受体如何最终导致根毛结构变化和新器官(结节)形成的理解。用于根瘤菌入境和住宿。最终通过优雅的蛋白质组学方法和Cyril Zipfel研究小组(英国塞恩斯伯里实验室)的同事们的专业知识取得了突破，他们不断揭开植物防御信号的新角色。
发表在PNAS期刊上的工作描述了研究人员如何使用NFR5作为诱饵来寻找互动者。与植物防御，营养生长和生殖生长中涉及的信号传导过程相似，他们观察到受体样细胞质激酶对于在共生信号传导中配体感知后转导受体下游信号至关重要。研究人员将这种细胞质激酶命名为NFR5-相互作用的细胞质激酶4(NiCK4)。他们假设在Nod因子感知时，涉及NiCK4，NFR1和NFR5的磷酸化级联导致NiCK4定位于细胞核，其中存在几种关键的豆科植物共生成分，并且随后促进用于容纳相容的根瘤菌的结节的形成。
Nod因子和Nod因子受体触发NiCK4从质膜向细胞核的运动是非常令人兴奋的数据，因为细胞核中的钙振荡是豆科植物共生信号传递的标志。在此发现之后，研究团队希望组装和连接更多的共生信号组件。彻底了解共生信号通路中涉及的所有组分对于成功将BNF转移到非豆科作物至关重要。
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