研究揭示豆科植物共生固氮新机制

近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队揭示了细胞质类受体激酶MtLICK1/2在豆科植物与根瘤菌共生信号转导和免疫调控中的双重功能，拓展了科学家对共生与免疫交叉新领域的认知。
 
　　在复杂的土壤环境中，植物生长既包括可以和植物建立共生关系的有益菌，又包括导致植物病害的病原菌。其中，根瘤菌可以和豆科植物建立共生关系，将大气中的氮转化为植物可利用的铵，而植物则为根瘤菌提供光合产物作为碳源，二者互利共生。与之相反，病原微生物威胁着植物健康和作物产量。因此，豆科植物如何区分根瘤菌与病原菌，在建立共生关系的同时保持免疫防御能力，是植物生物学领域的未解之谜。
 
　　建立豆科植物-根瘤菌共生关系的核心在于植物对微生物分泌共生信号的识别。其中，植物细胞表面的受体激酶如MtLYK3和受体蛋白MtNFP识别根瘤菌分泌的结瘤因子，启动共生信号转导。然而，关于MtLYK3和MtNFP受体复合体如何激活共生信号通路仍然未知。该研究发现，细胞质类受体激酶MtLICK1/2与MtLYK3特异性相互作用，在根瘤共生过程中通过相互磷酸化激活结瘤因子受体复合物，从而启动共生信号转导。
 
　　进一步，该研究揭示了MtLICK1/2在“共生-免疫”调控中的双重功能。一方面，作为结瘤因子信号通路的关键组分，MtLICK1/2的激酶活性直接受结瘤因子调控，进而控制根瘤菌侵染和根瘤器官发育；另一方面，MtLICK1/2在根瘤菌侵染区被激活，有效抑制植物免疫反应，如MAPK的激活、活性氧的爆发以及免疫相关基因的表达。这一免疫调控机制确保了共生关系的建立，维持了植物基础免疫能力，诠释了豆科植物如何在“共生-免疫”这一看似矛盾的生命过程中取得平衡。
 
　　5月6日，相关研究成果以A kinase mediator of rhizobial symbiosis and immunity in?Medicago为题，发表在《自然》（Nature）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院相关项目等的支持。



日期：2025-05-09