人才强校 | 王涛团队在豆科模式植物研究方面又取得新进展
本网讯 豆科植物结瘤固氮机理一直是生物学研究的热点和难点。结瘤过程需要消耗大量能量，和根器官的正常发育存在矛盾。豆科植物如何协调这个矛盾？其调控机理是什么？这个科学问题一直是科学界的难题。王涛研究团队抓住这个科学前沿问题，经过系统全面的研究，解开了这个谜，研究成果近日发表在植物学国际核心刊物The Plant Cell上，文章题目为“A CEP Peptide Receptor-like Kinase Regulates Auxin Biosynthesis and Ethylene Signaling to Coordinate Root Growth and Symbiotic Nodulation in Medicago truncatula”。
王涛研究团队从截形苜蓿Tnt1插入突变体库中筛选出侧根增多和根瘤数目显著减少的突变体cra2。MtCRA2编码了一个LRR-RLK（富亮氨酸重复序列的类受体激酶）。深入研究发现，在低氮环境下，配体MtCEP1小肽表达量显著增加，配体和激酶MtCRA2结合后激活下游分子代谢变化：主要包括一方面通过抑制生长素IAA合成基因MtYUC2的表达而减少根部生长素积累，进而抑制侧根发生和促进主根伸长；另一方面，MtCRA2能通过磷酸化MtEIN2并抑制MtEIN2蛋白C末端的裂解，进而抑制乙烯信号对共生结瘤的抑制作用，从而在根部局部地促进共生结瘤（图1）。研究成果揭示了MtCEP1小肽能够响应低氮信号，并激活受体激酶MtCRA2协调生长素合成和乙烯信号转导而调控根系结构和共生结瘤的分子机制。研究成果促进了我们全面理解豆科植物通过协调不同激素调控生长发育和共生固氮过程进而建立物质和能量的新平衡。
王涛研究团队长期致力于豆科模式植物基础研究，这一成果是该团队在The Plant Cell发表干旱逆境生物学研究成果之后的新成果，提升了我校在豆科模式植物研究方面的竞争力。中国农业大学博士后祝富贵为本文第一作者，王涛教授和董江丽教授为共同通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金、博士后基金的资助。