武漢植物園等在根瘤菌-豆科植物共生階段的重要基因挖掘中獲進展

根瘤菌是一類廣泛分布于土壤中的革蘭氏陰性細菌，能夠與豆科植物形成高度轉化的共生關系，侵染豆科植物根部，形成根瘤，進而固定空氣中的分子態氮以形成能夠被植物利用的有機氮；根瘤菌從宿主植物中獲取所需的光合產物。研究根瘤菌-豆科植物共生固氮體系及機理對農業可持續發展具有重要意義。近年來，得益于高通量DNA測序，科研人員發表較多根瘤菌的完整基因組，但分析驗證關鍵基因的功能工作仍不足。

該研究運用Mariner轉座子插入測序技術(INSeq)，分析根瘤菌-豆科植物共生過程中的連續生活方式階段，首次明確根瘤菌在根際生長、根系定殖、侵染根毛細胞、形成根瘤、分化成固氮類菌體和從根瘤中釋放各個階段的必需基因。雖然只有27個基因被注釋為固氮基因(nif和fix)，但是研究人員發現有603個基因區域是豌豆結瘤和固氮過程中的必需基因。其中，146個基因是根際生長到類菌體發育階段的必需基因，這些基因凸顯根際環境中的競爭對后期侵染及結瘤的重要性；211個基因是結瘤和類菌體階段的特異基因，主要為菌體運動、細胞膜重組、結瘤信號轉導、固氮和代謝適應(包括尿素、赤蘚糖醇和醛代謝、糖原合成、二元酸代謝和谷氨酰胺GlnII合成)等功能相關基因。

(中國科學院網)