在长期进化历程中，植物形成与微生物的共生能力，获取生长发育所必须的营养元素。典型的例子如豆科植物与根瘤菌建立的固氮根瘤。通过共生体，根瘤菌将大气中的氮转化成植物可以利用的氨。根瘤的发生始于植物感知根瘤菌分泌的脂壳寡糖（Lipo-chitooligosaccharide, LCO）类成分，又称结瘤因子。植物受体对结瘤因子的感知，对根瘤器官发生及根瘤菌的侵染至关重要。不同的豆科植物具有特异的根瘤菌共生群体，决定这种特异性的机制仍不清楚。
2020年8月7日，林木分子设计育种高精尖创新中心北京农学院分中心首席Ton Bisseling教授在Science杂志发表了题为 “Specificity in legume nodule symbiosis” 的前瞻性评述论文，指出结瘤因子受体的结构性差别是决定植物识别根瘤菌分泌的不同结瘤因子的基础，并分析了未来的研究方向。
通过对豆科模式植物光叶百脉根（Lotus japonicus）及蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）的研究，鉴定出结瘤因子受体LjNFR1/LjNFR5，MtLYK3/MtNFP蛋白二聚体。光叶百脉根，蒺藜苜蓿分别结合硫酸化或岩藻糖基化的结瘤因子。对LjNFR1和MtLYK3蛋白晶体结构解析表明，它们第一个LysM结构域的一小段基序存在结构差异，该差异决定了植物究竟识别何种被修饰的结瘤因子。鉴于该基序在豆科植物中差别较大，它帮助我们进一步理解了豆科植物-根瘤菌信号识别的进化历程，同时为遗传改造植物结瘤和提高固氮效率等研究奠定了基础。
相关论文信息：
https://science.sciencemag.org/content/369/6504/620?rss=1
论文延伸：根瘤菌分泌的结瘤因子是几丁质寡聚物（Chitin oligomers，CO）的结构变体。除根瘤菌之外，共生丛枝真菌及某些外生菌根（Ectomycorrhizae，ECM）真菌、放线菌等都可以合成CO类化合物，感受这些信号是共生体结构建立的基础。其中外生真菌侵染的宿主绝大多数为木本植物。Ton Bisseling教授受聘林木分子设计育种与创新高精尖中心首席科学家，其团队致力于以板栗、杨树等林木研究ECM共生体建立的分子机制及进化历程。Ton Bisseling教授是荷兰皇家文理学院院士，前荷兰植物科学学会主任，EMBO成员，曾长期担任Science，The Plant Cell等杂志的编委。其在林木分子设计育种与创新高精尖中心建立了一个朝气蓬勃的新生科研团队，凝聚了一批来自国内外知名科研机构的优秀青年研究人员；团队完成了板栗基因组的测序分析工作，构建了板栗/杨树转基因体系及与外生真菌体外互作体系；同时开展了与荷兰瓦赫宁根大学、法国农科院、瑞典农业大学、北京农学院、北京林业大学、中国林科院等多家国内外单位的合作研究。热忱欢迎海内外有志于林木遗传改良与应用，根际微生物功能性研究的青年才俊加盟！
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