SHR-SCRモジュールは,豆類の皮質細胞の運命を指定し,ノードレーションを可能にします
Wentao Dong1,2, Yayun Zhu1,3, Huizhong Chang1,3
1National Key Laboratory of Plant Molecular Genetics, CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Institute of Plant Physiology and Ecology, SIBS, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China.
Nature
|December 10, 2020
まとめ
豆類は窒素を固定する根茎植物と シンビオティックな関係を形成しています 豆類の根細胞に保存されたSHORTROOT-SCARECROW (SHR-SCR) 遺伝子のネットワークが共生ノードルの発達を促す.
科学分野:
- 植物生物学
- 分子遺伝学
- 進化生物学
背景:
- 豆類は窒素を固定する根茎菌と シンビオティックな関係を確立しています
- この共生の細胞基盤は,特に根皮細胞では,まだ完全に理解されていません.
- 以前の理論では 豆類の根皮細胞の独特な性質が 樹脂共生を容易にしたと示唆されていた.
研究 の 目的:
- 豆類の根の皮質細胞の 独特の細胞運命を支える 分子メカニズムと 発達プログラムを調査する.
- SHORTROOT-SCARECROW (SHR-SCR) 遺伝子ネットワークがリゾビア共生とノドルのオルガノゲーゼスの開始における役割を決定する.
- 豆類-リゾビア内共生の発展におけるSHR-SCRモジュールの進化的意義を探求する.
主な方法:
- Medicago truncatulaの根皮細胞における遺伝子発現パターン,特にSCRとSHRの分析
- M. truncatulaのSHRタンパク質の局所化と機能を,豆類以外のArabidopsis thalianaと比較して調査した.
- 豆類の間で皮質のSHR-SCRネットワークの保存と根茎生物の信号への反応を研究する.
- SHRとSCRの胎外発現を実験的に誘導し,根皮質細胞分裂への影響を評価する.
主要な成果:
- 保存されたSHORTROOT-SCARECROW (SHR-SCR) 幹細胞プログラムは,メディカゴ・トランカチュラ皮質細胞の独特な運命を指定しています.
- SHR-SCRネットワークは豆類の皮質細胞で発現し,SHRタンパク質はステラから蓄積され,アラビドプシスはそうではありません.
- このネットワークは豆類にわたって保存され,根茎の信号に反応し,豆類特有の皮質細胞分裂を誘発して結節を形成します.
- 豆類におけるSHRとSCRの胎外活性化により,根皮細胞分裂が成功しました.
結論:
- 皮質のSHR-SCRモジュールの獲得は,豆類の結合細胞分裂と根茎菌感染を可能にしました.
- この分子革新は,豆類における根茎内共生の進化における中心的な出来事として提案されている.
- この研究は,豆類特有の共生的な発達を促す重要な遺伝的メカニズムを明らかにしています.
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