植物如何找到它们的共生细菌“伙伴”?科学家找到答案

时间:2021-5-4 作者:admin

他们发现了一种仅在豆科植物中发现的蛋白质,称为共生形成素1(SYFO1),并证明了它在共生中发挥的重要作用。

该团队与弗莱堡大学医学院的分子生物学家Robert Grosse教授和法国图卢兹葡萄科学研究实验室(LRSV)的进化生物学家Pierre-Marc Delaux博士一起,在《当代生物学》杂志上发表了他们的成果。

当根瘤菌遇到土壤中的豆科植物的根时,SYFO1蛋白会使根部的小毛发改变其生长方向。因此,它们将自己包裹在潜在的共生伙伴周围。由于这些细菌的帮助,豆科植物不需要任何氮肥,与其他植物相反。 Ott说:“如果我们准确地了解共生关系是如何产生的,我们就可以把它们在进化过程中失去的这种特殊属性还给作物植物。”

他和Grosse都是卓越中心CIBSS–综合生物信号研究中心的成员。Ott在CIBSS的研究涉及研究信号路径的空间组织,这些信号路径首先使得与共生细菌的共生关系得以建立。另一方面,Grosse在弗莱堡的工作重点是动物细胞的细胞骨架。Ott表示:“在我们的合作中,由于CIBSS的帮助,我们能够以最佳方式贡献我们在不同专业领域的专业知识。”

研究小组在豆科植物Medicago truncatula的研究中证明,SYFO1的基因被关闭的植物的根毛实际上不再有能力包裹住细菌。在进一步的研究中,研究人员发现,该蛋白与细胞骨架的一个组成部分–肌动蛋白结合,同时与细胞外的细胞壁结合,从而改变其生长方向。这些小毛发现在不再是笔直地生长,而是改变了方向,在细菌周围形成了一个环。

“SYFO1构成了植物进化过程中的一个特殊创新步骤,”Ott解释说。“虽然形成蛋白以多种形式存在于细胞中并与肌动蛋白相互作用,但这种特殊的类型只对来自细菌的共生信号做出反应。”