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植物生理学报 2023年第8期59卷 1407-1435页

作者：杨军刘承武李霞田长富谢芳曹扬荣王二涛中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所上海200032 中国科学技术大学生命科学与医学部合肥230027 华中农业大学植物科学技术学院武汉430070 中国农业大学生物学院北京100193 华中农业大学生命科学技术学院武汉430070

与大多数陆地植物不同,豆科植物可以与根瘤菌共生互作形成根瘤。在根瘤中,根瘤菌将空气中的氮气还原为植物可直接利用的含氮化合物。根瘤固氮对豆科植物获得氮素以及维持土壤氮循环至关重要。根瘤共生固氮涉及一系列复杂的信号交流,从... 详细信息

与大多数陆地植物不同,豆科植物可以与根瘤菌共生互作形成根瘤。在根瘤中,根瘤菌将空气中的氮气还原为植物可直接利用的含氮化合物。根瘤固氮对豆科植物获得氮素以及维持土壤氮循环至关重要。根瘤共生固氮涉及一系列复杂的信号交流,从而保证根瘤菌成功侵染形成根瘤。本文主要总结了近10年来在植物-根瘤菌共生信号识别和转导,以及侵染线形成和根瘤发育调控等方面所取得的主要进展,并展望了根瘤共生研究领域的研究热点和研究前景,为高效利用豆科植物共生固氮体和遗传改造非豆科作物共生固氮提供理论依据。

关键词：共生固氮侵染线植物激素免疫调控机制

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苜蓿WOX13在根瘤发育中的功能研究

苜蓿WOX13在根瘤发育中的功能研究

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作者：常会中上海师范大学

学位级别：硕士

豆科植物可以和根瘤菌建立互惠互利的共生关系。其中,豆科植物的根瘤器官为根瘤菌提供了合适的生存环境和生长所必须的碳水化合物,根瘤菌则把氮气转化为铵态氮,供植物吸收利用。每个根瘤器官相当于一个微型氮肥工厂,为植物的生长发育提... 详细信息

豆科植物可以和根瘤菌建立互惠互利的共生关系。其中,豆科植物的根瘤器官为根瘤菌提供了合适的生存环境和生长所必须的碳水化合物,根瘤菌则把氮气转化为铵态氮,供植物吸收利用。每个根瘤器官相当于一个微型氮肥工厂,为植物的生长发育提供源源不断的氮素营养。根瘤是植物的后生器官,其分生组织由根部皮层细胞发育而来。由于发育模式的差异,根瘤可以分为定型根瘤和不定型根瘤两种类型。之前的研究认为:豆科植物的根部皮层细胞可以被根瘤菌分泌的结瘤因子诱导而分裂,发育成为根瘤器官。但是控制豆科植物根瘤发育的分子机制尚不明了。因此,深入解析决定豆科植物根瘤发育的分子机理,将有助于我们对根瘤共生的理解,有助于更高效的利用豆科植物共生固氮。植物特有的WOX（WUSCHEL-related homeobox）转录因子家族,在植物根和茎顶端分生组织的维持、侧生器官和花器官的形成以及胚的发育等方面发挥重要的功能,尤其对细胞增殖分化旺盛的区域具有重要的调控作用。本研究通过对实验室已有的基因芯片数据分析发现,蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）的转录因子Mt WOX13和Mt WOX13-like1的基因表达量受结瘤因子显著诱导。通过启动子融合GUS报告基因,我们发现Mt WOX13和Mt WOX13-like1高表达在根瘤原基中,暗示Mt WOX13和Mt WOX13-like1参与根瘤原基发育。此外,Mt WOX13和Mt WOX13-like1在侧根原基中高表达,而在成熟的侧根根尖中检测不到GUS的表达。进一步研究发现,Mtwox13-like1侵染线数量显著减少,而且具有固氮能力的粉瘤数也显著减少,但是结瘤总数并没有显著变化,表明Mt WOX13-Like1通过调控根瘤菌的侵染,调控共生固氮效率。Mt WOX13和Mt WOX13-like1的显性抑制能够引起转基因植株根瘤数目以及侵染线数目显著减少,证明Mt WOX13和Mt WOX13-like1参与根瘤共生中根瘤发育和侵染线的形成。此外,我们通过q RT-PCR分析发现,Mt WOX13和Mt WOX13-like1的显性抑制下调共生相关标记基因的表达,尤其是控制根瘤菌侵染的RIP基因表达量下降最明显,暗示Mt WOX13-Like1可能通过直接激活RIP参与侵染线的形成。因此,本研究揭示了植物关键发育转录因子调控根瘤菌侵染线形成的分子机制,为进一步理解根瘤器官建成和侵染线形成奠定了基础。

关键词： WOX13 Homeobox 共生固氮根瘤发育侵染线

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论沙棘根系与功能Ⅱ——Frankia菌侵染和结瘤

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沙棘 2006年第1期19卷 1-11页

作者：张小民王岚林美珍张吉科山西大学生命科学与技术学院山西太原030006 山西大学生物技术研究所山西太原030006

沙棘属于放线菌结瘤植物,其根瘤起源和侧根具有同源性。组成根瘤的最基本单位是瘤瓣,瘤瓣顶端分生组织被Frankia菌新侵染后,以二分叉分裂可形成下一级两个新的瘤瓣,以此方法逐次、逐年分裂,形成了珊瑚状瘤块。瘤块是多年生的。根瘤的发... 详细信息

沙棘属于放线菌结瘤植物,其根瘤起源和侧根具有同源性。组成根瘤的最基本单位是瘤瓣,瘤瓣顶端分生组织被Frankia菌新侵染后,以二分叉分裂可形成下一级两个新的瘤瓣,以此方法逐次、逐年分裂,形成了珊瑚状瘤块。瘤块是多年生的。根瘤的发生与形成是宿主与Frankia菌特异性高度相容的结果。在根瘤中Frankia菌的菌体具有多型性,分为菌丝,泡囊(是固氮的场所)和休眠体的拟类菌体、冬孢子和新发现的春孢子。沙棘所以称谓先锋植物的原因之一,就是有了共生体根瘤,才能在严酷生境中具备了广泛的生态效应和抗逆性。

关键词：沙棘根瘤 Frankia菌侵染线胞质桥生态效应抗逆性

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豇豆根瘤菌NGR234和紫云英根瘤菌109感染紫云英的比较研究

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实验生物学报 1990年第4期23卷 381-389页

作者：陈汉才郁宝麟郭一松宋鸿遇中国科学院上海植物生理研究所

利用光学和电子显微镜对紫云英根瘤菌菌株109和广宿主的快生型根瘤菌菌株NGR234感染温带型豆科植物紫云英进行了研究,结果表明根瘤菌感染紫云英是通过在根毛中形成侵染线的途径。电子显微镜研究揭示了固氮根瘤中细胞内侵染线的存在。接... 详细信息

利用光学和电子显微镜对紫云英根瘤菌菌株109和广宿主的快生型根瘤菌菌株NGR234感染温带型豆科植物紫云英进行了研究,结果表明根瘤菌感染紫云英是通过在根毛中形成侵染线的途径。电子显微镜研究揭示了固氮根瘤中细胞内侵染线的存在。接种二天后,首先可观察到根毛的卷曲或分枝。接种四至五天后,在每株植物卷曲的根毛中可看到侵染线。接种八至十天后的植株出现肉眼可见的根瘤。菌株NGR234能够在紫云英上诱导根毛的卷曲,侵染线和根瘤的形成,但所形成的根瘤却未能固氮,根瘤中无明显的类菌体区,但有少数包有细菌的侵染线。NGR234抗抗菌素的衍生菌均未能使紫云英结瘤。将NGR234的共生质粒转移至三叶草、苜蓿、豌豆、快生型大豆根瘤菌和农杆菌,亦未能使这些细菌获得紫云英上结瘤的能力。

关键词：紫云英根瘤菌感染侵染线

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