繼今年年初華中農業大學張忠明教授研究組在Plant Cell雜誌上發表了關於克隆豆科植物固氮調控基因的研究成果之後，近期又再次發表文章，發現了新型的RING類別的E3泛素連接酶，正調控結瘤的一個關鍵基因SIE3，這將有助於揭示泛素化修飾在豆科植物共生信號轉導及根瘤發育中作用和功能。相關成果公布在Plant Physiology雜誌上。
自2008年以來，農業微生物學國家重點實驗室張忠明研究組在The Plant cell，Plant physiology等國際知名學術期刊上發表多篇論文，獲得了豆科植物共生信號轉導途經及調控機制研究方面的不少重要成果。
空氣成分中約有80%的氮，但一般植物無法直接利用，只能通過外加氮肥來供應農作物的生長，作物成本以及環境壓力成為廣受關注的問題。而花生、大豆、苜蓿等豆科植物，與根瘤菌有著獨特的共生固氮「合作關係」，形成固氮根瘤，把空氣中的分子態氮轉變為植物可利用的氨態氮，植物就能直接利用空氣中的氮素來供給自身的生長。因此，每個根瘤相當於一座供給植物養料的「微型氮肥廠」。
豆科植物共生受體激酶SYMRK是一個含有LRR和蛋白激酶結構域的跨膜受體，位於共同共生信號途徑的起始點，是豆科植物與根瘤菌和菌根真菌建立內共生關係的關鍵信號元件，同時也是非豆科植物與放線菌（Frankia）共生所必需的。圍繞該共生受體激酶的功能和作用機制，張忠明課題組相繼發現與其相互作用的ARID轉錄因子SIP1（Zhu et al., Plant physiology，2008）和有絲原蛋白激酶MAPKK（Chen et al., The Plant cell，2012）。
但是SYMRK如何被調控，以及結瘤因子信號如何被轉導到下遊的，科學家們還並不清楚，在這篇文章中，研究人員在模式豆科植物百脈根中發現一個新型的RING類別的E3泛素連接酶：SIE3，具有泛素化修飾共生受體激酶的功能，超表達引起根瘤數增加，RNAi幹擾則抑制根瘤的形成，其研究揭示泛素化修飾在豆科植物共生信號轉導及根瘤發育中作用和功能。
文章的第一作者袁松麗博士表示，SIE3基因在共生固氮中起著重要的調控作用。過量表達該基因能引起根瘤數增加，沉默該基因則抑制根瘤的形成。倘若有效利用固氮細菌與植物、農作物相互作用，來自自身產生固氮，可大量減少化肥在農業中的使用。（來源：生物通 萬紋）
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