大豆根瘤共生固氮是一個非常重要的科學問題，也是一個關(guān)乎大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的重要農(nóng)藝性狀。最適的結(jié)瘤數(shù)量是決定最佳固氮效率的關(guān)鍵因子。已有結(jié)果發(fā)現(xiàn)結(jié)瘤因子誘導的信號轉(zhuǎn)導途徑和大豆超結(jié)瘤的自主調(diào)控途徑（AON：Autoregulation）控制最適結(jié)瘤數(shù)量。但是兩個途徑互作的分子機制還不清楚。

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心李霞課題組研究證明，在沒有根瘤菌的情況下，大豆轉(zhuǎn)錄抑制子NoduleNumberControl1（GmNNC1）與結(jié)瘤調(diào)控因子ENOD40基因的啟動子結(jié)合，抑制其表達；當根瘤菌侵染大豆根系時，誘導microRNA172c（miR172c）表達，miR172c進而通過剪切GmNNC1mRNA減少GmNNC1的蛋白量，去除了轉(zhuǎn)錄抑制子GmNNC1對ENOD40的抑制；使得EOND40進一步激活了結(jié)瘤因子誘導的信號轉(zhuǎn)導途徑，從而啟動了根瘤的發(fā)生發(fā)育。同時證明了抑制大豆超結(jié)瘤的自主調(diào)控途徑（AON：Autoregulation）可通過Shoot-derivedinhibitor如細胞分裂素來抑制miR172c的表達，從而避免大豆過度結(jié)瘤。

該研究揭示了豆科植物根瘤發(fā)育及共生固氮的表觀遺傳學調(diào)控機制，也為解析豆科植物根系結(jié)瘤途徑與根瘤自調(diào)控信號途徑互作維持最適根瘤數(shù)量和固氮效率的遺傳機理提供了證據(jù)。

該研究成果于2014年12月31日在線發(fā)表于《植物細胞》（ThePlantCell）上。李霞課題組的副研究員王幼寧、博士研究生王利祥和鄒艷敏為該文章的共同第一作者。該項目得到了國家自然科學基金委、農(nóng)業(yè)部、植物細胞和染色體工程國家重點實驗室與中國科學院“百人計劃”以及“青年創(chuàng)新促進會”的資助。

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