豆科植物早期根瘤形成和发育中蛋白质相互作用及其调控机制

根瘤菌能与豆科植物形成共生体－根瘤，根瘤的发生、发育以及固氮功能的发挥都是微生物与植物相互识别、信号分子间相互作用的结果。然而，目前有关豆科植物共生信号的转导和调控机制尚不清楚。本项目旨在前期已分离到与结瘤因子受体相互作用的小GTPase Rop6、与共生受体激酶相互作用的E3泛素连接酶、Myb-SANT转录因子的基础上，利用蛋白质相互作用的技术（酵母双杂、pull-down、BiFC），蛋白与DNA相互作用技术（酵母单杂、EMSA），蛋白激酶活性检测（自磷化和底物磷酸化）、GTPase活性检测、植物毛根转化技术（RNAi、超表达），以及Agroinfiltration在烟草中瞬时高效表达外源蛋白技术等，开展豆科植物对根瘤菌结瘤因子的识别，传递及调控机制的研究。阐明这些蛋白在根瘤形成和发育中的功能和作用机制，对揭示宿主植物共生信号转导和根瘤共生体形成的机制具有重要意义。

本项目以模式豆科植物百脉根为材料，围绕豆科植物中根瘤菌结瘤因子的识别、信号传递途径，利用反向遗传学研究技术分离和鉴定出几个参与共生信号转导的调控基因，并揭示了其功能和作用机制。1) 阐明了小G蛋白Rop6在共生信号传递中的功能和作用机制，发现结瘤因子受体的运输是依赖于网格蛋白形成的囊泡内吞作用所介导的。2) 分离和鉴定出与共生受体激酶SymRK相互作用的E3泛素连接酶SIE3，发现SIE3具有泛素化修饰但不能降解SymRK的功能，揭示了泛素化修饰在共生信号转导中的作用机制。3) 发现ARID类转录因子（SIP1）、Myb类转录因子（IPN2）参与调控启始结瘤基因NIN的表达，阐明了不同类型转录因子及调控蛋白协同改变启始结瘤基因NIN转录模式的机制。其研究结果为揭示根瘤菌与豆科植物早期共生关系的形成和建立提供了分子生物学证据。部分研究结果已发表SCI收录论文5篇；为生物固氮专著《Biological Nitrogen Fixation》撰写一章“A MYB Transcription Factor Interacts with NSP2 and Is Involved in Nodulation in Lotus japonicus”内容；在Plant signaling & Behavior杂志上发表短评论文1篇。