揭示豆科植物中miR2111其控制低氮条件下结瘤机制（2020.3.17 iPlants）

豆科植物-根瘤菌共生过程中会在豆科植物根系上形成特殊的器官——根瘤。虽然豆科作物通过与根瘤菌共生从而获取根瘤菌在根瘤中固定的氮为自己所用，但是共生过程中根瘤菌会同样消耗植物通过光合作用所积累的碳水化合物。

因此为了平衡共生获利和自身生长的关系宿主豆科植物形成了一套完整的调控体系称之为结瘤自主调控体系（AON）来限制根瘤的数量。

即在未感染时，植物通过叶合成的miR2111，并长距离运输到根中后抑制了TML基因，即抑制了AON，从而维持对根瘤菌感染的易感性。另一方面，在植物感染根瘤菌后，植物的根中分泌的CLE多肽运输到叶中，结合HAR1受体后，并抑制了miR2111的表达，导致根中的miR2111水平下降，植物启动AON机制，抑制了根瘤的数量的增加。

然而，近期来自法国IPS2研究所的Florian Frugier課题组在“Current Biology”杂志上发表了题为“Compact Root Architecture 2 Promotes Root Competence for Nodulation through the miR2111 Systemic Effector”的研究论文。

该研究证实了miR2111在苜蓿结瘤调控过程中与在百脉根中存在相同的调控机制即正常情况下miR2111在植物地上部分合成通过长距离运输到根中发挥作用，在植物感染根瘤菌后根中合成的CLE多肽运输到叶中被受体识别后会抑制miR2111的表达从而启动AON。除此之外作者还发现miR2111在低氮条件下同样可以作为系统效应因子收到另一个受体激酶CRA2的调控。即在低氮条件下在植物根系中合成CEP多肽，CEP多肽运输到地上部位后被受体CRA2所识别从而促进miR2111的表达。这一结果解释了为什么cra2突变体在接种根瘤菌后只有少量根瘤形成，因为cra2突变体失去了对miR2111表达的诱导导致运输到根中的miR2111水平下降近而其靶基因TML积累使植物始终处于AON开启的状态。因此，该文章巧妙的通过miR2111将低氮条件下启动的CRA2信号与结瘤过程中SUNN（苜蓿中识别CLE多肽的受体）介导的AON信号整合在一起。

原文链接：

https：//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960982220301640