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Plant Cell:MtCEP1作用于在低氮条件下苜蓿根与根瘤之间的发育平衡

已有 490 次阅读 2020-6-29 15:43 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

A CEP Peptide Receptor-like Kinase Regulates Auxin Biosynthesis and Ethylene Signaling to Coordinate Root Growth and Symbiotic Nodulation in Medicago truncatula

第一作者Fugui Zhu

第一单位中国农业大学

通讯作者Tao Wang


 Abstract 


背景回顾:Because of the high energy consumed during symbiotic nitrogen fixation, legumes must balance growth and symbiotic nodulation.


提出问题:Both lateral roots and nodules form on the root system and the developmental coordination of these organs according to reduced nitrogen (N) availability remains elusive.


主要发现:We show that the Compact Root Architecture 2 (MtCRA2) receptor-like kinase is essential to promote the initiation of early symbiotic nodulation and to inhibit root growth in response to low-N.


生长素合成:MtCEP1 peptides can activate MtCRA2 under N-starvation conditions, leading to a repression of MtYUC2auxin biosynthesis gene expression, and therefore of auxin root responses. Accordingly, the compact root architecture phenotype of cra2 can be mimicked by an auxin treatment or by over-expressing MtYUC2, and conversely, a treatment with YUC inhibitors or a MtYUC2 knock-out rescues the cra2 root phenotype.


乙烯信号:The MtCEP1-activated CRA2 can additionally interact with and phosphorylate the MtEIN2 ethylene signaling component at Ser643 and Ser924, preventing its cleavage and therefore repressing ethylene responses, thus locally promoting the root susceptibility to rhizobia. In agreement, the cra2 low nodulation phenotype is rescued by an ein2 mutation.


结论:Overall, by reducing auxin biosynthesis and inhibiting ethylene signaling, the MtCEP1/MtCRA2 pathway balances root and nodule development under low-N conditions.


 摘  要 


因为共生固氮过程中需要消耗大量的能量,因此豆类植物必须平衡生长与共生结瘤之间的关系。侧根和根瘤都在根系统中形成,然而这些器官之间在可利用氮资源减少后的发育协调还不清楚。本文中,作者发现蒺藜苜蓿的类受体激酶MtCRA2可以响应于低氮条件促进早期共生结瘤的起始,并抑制根的生长。MtCEP1多肽可以在氮饥饿条件下激活MtCRA2,导致生长素合成基因MtYUC2的表达抑制,从而抑制根的生长素响应。通过生长素处理或者过表达MtYUC2基因可以模拟cra2突变体紧凑的根结构表型;相反,通过YUC抑制剂处理或者是MtYUC2敲除能够恢复cra2突变体根的表型。另外,MtCEP1激活的CRA2号会与乙烯信号通路组分MtEIN2互作,并在Ser643和Ser924磷酸化该蛋白,保护其不被切割,从而抑制乙烯响应,因此局部促进根对于根瘤菌的敏感性。而cra2突变体结瘤比较少的表型也能够通过引入ein2突变所恢复。综上,当蒺藜苜蓿生活在低氮条件下,MtCEP1/MtCRA2通路会通过减少生长素合成和抑制乙烯信号转导,来平衡根与根瘤发育之间的平衡。


p.s. 乙烯信号组分EIN2正常定位于胞质的内质网膜上,在存在乙烯时,其C端被剪切入核,激活下游的乙烯信号。


 通讯作者 


**王 涛**


个人简介:

1986年,山东农业大学,学士;

1989年,中国农业大学,硕士;

1998年,中国农业大学,博士。


研究方向:豆科功能基因组研究和分子设计育种:

1. 苜蓿抗逆分子机制研究;

2. 苜蓿-根瘤菌共生固氮调控机制研究;

3. 分子育种技术创新和新品种培育。


doi: 10.1105/tpc.19.00428


Journal: Plant Cell

Published date: June 25, 2020



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