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split-root systems applied to the study of the legume-rhizobial symbiosis: What have we learned?

Journal of Integrative Plant Biology 2014年第12期56卷 1118-1124页

作者： Estíbaliz Larrainzar Erena Gil-Quintana Cesar Arrese-Igor Esther M.González Daniel Marino Department of Environmental Sciences Public University of Navarra Pamplona E-31006 Spain Department of Plant Biology and Ecology University of the Basque Country UPV/EHU Bilbao E-48080 Spain Ikerbasque Basque Foundation for Science Bilbao E-48011 Spain

split-root system（SRS） approaches allow the differential treatment of separate and independent root systems, while sharing a common aerial part. As such, SRS is a useful tool for the discrimination of systemic（shoot origin）versus local（root/nodule origin） regulation mechanisms. This type of approach is particularly useful when studying the complex regulatory mechanisms governing the symbiosis established between legumes and Rhizobium bacteria. The current work provides an overview of the main insights gained from the application of SRS approaches to understand how nodule number（nodulation autoregulation） and nitrogen fixation are controlled both under non-stressful conditions and in response to a variety of stresses. Nodule number appears to be mainly controlled at the systemic level through a signal which is produced by nodule/root tissue, translocated to the shoot, and transmitted back to the root system, involving shoot Leu-rich repeat receptor-like kinases. In contrast, both local and systemic mechanisms have been shown to operate for the regulation of nitrogenase activity in nodules. Under drought and heavy metal stress, the regulation is mostly local,whereas the application of exogenous nitrogen seems to exert a regulation of nitrogen fixation both at the local and systemic levels.

关键词： legume-rhizobia nitrogen fixation nodulation split-root system symbiosis

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