分枝的MicroRNA通过下调基因使豆科植物的根易受共生感染

新的发现表明，来自树枝的MicroRNA可以通过下调基因使豆科植物的根部容易受到共生感染，否则这些基因会阻碍根部对共生细菌的反应。这些发现有助于我们理解如何使固氮共生有效，以及我们需要做些什么来发展它的农艺学。

一个国际研究小组发现，一种叫做微RNA miR2111的小RNA序列从豆科植物的叶片扩散到根部，并能与根细菌形成固氮共生体。一旦进入根部，miR2111确保植物容易受到共生感染。一个基因在根中的表达通常会阻碍根对共生细菌的反应，而miR2111会干扰这个基因的活性。这些发现也解释了为什么没有分支的根不能启动固氮共生，并且刚刚发表在国际期刊《科学》上。

新发现推翻了我们之前对植物如何控制共生的认识，因为研究结果表明，在植物接触细菌之前，调节感染的机制就已经存在了。这种资源昂贵的解决方案确保了一旦合适的细菌存在，植物可以迅速做出反应，强调了宿主植物始终防止滥用控制是至关重要的。

像豆科的其他成员一样，豆类、豌豆和大豆含有大量蛋白质。这就是为什么素食主义者和农民的需求量很大。与谷物、土豆或苹果树等其他植物不同，豆类进化出了在根部特殊器官中含有固氮细菌的能力。这些细菌称为根瘤菌，以氨的形式为植物宿主提供氮还原，并从植物中获得所有矿物质和碳水化合物养分。因此，豆科植物在没有化学氮肥的情况下也能快乐地生长——这对于它们作为作物的价值是非常重要的，尤其是在土壤贫瘠、氮含量低的地区。

共生现象需要严格控制

因为宿主植物为其细菌伙伴提供了宝贵的营养，所以它们必须严格控制共生发展。过多的侵染事件必然导致细菌共生体致病的环境，植物受到损害。几个基因参与了结瘤共生的宿主控制，这一过程称为共生自动调节。即使根瘤发生在根部，自动调节也涉及寄主植物的枝和根。这一点很重要，因为监测叶片的营养状况是决定根系共生对特定植物有益程度的关键因素。

因此，芽和根根据植物的需要，通过特定的信号进行交流，调节共生。感染后，在根中产生小肽，并通过水漏斗的木质部导管到达叶片，在叶片中与一种称为HAR1(超调节异常根形成1)的特异性受体蛋白相互作用。这种受体的缺失导致植物过度感染和根瘤，从而导致植物发育不良。从根本上说，需要一种叫做TML(太多爱)的基因来保持感染和结节处于健康水平。但到目前为止，尚不清楚射击到根的通信是如何发生的，以及哪些射击信号涉及TML活动的特殊监管。根部的许多tml会抑制新的感染。TML基因甚至在未感染的植物中也是活跃的，

研究小组确定的MicroRNA 2111 (MIR2111)主要在叶片中产生，并通过韧皮部扩散到根部，在那里它特异性地下调TML信使RNA的丰度，使根部容易进入细菌。感染后两天内，miR2111的流动停止，自动调节开始将共生平衡到有益的水平。

并拍摄根与根之间的微调通信。

除了重塑我们对共生自动调节的理解，新的结果表明，microRNA可以用作特定的移动信使，实现植物芽和根之间的交流。这使人们能够深入了解植物作为一个整体单位，如何跨越器官界限，以协调它们对环境线索的反应。从长远来看，这些结果可用于微调豆科植物芽和根之间的通讯，以优化不利环境条件下的固氮作用。

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