Nature Plants: 三种基因如何统治植物共生
数十亿年来，地球上的生命仅限于水生环境，包括海洋、河流和湖泊。 4.5亿年前，第一批植物在陆地上定居，在这个过程中，它们与土壤中的微生物形成了多种有益的关系。
这些被称为共生关系的关系使植物能够获得更多的营养物质。 其中最密切的是细胞内共生，导致微生物在植物细胞内的调节。
摘要：通过分析跨越整个陆地-植物多样性的271个转录组和116个植物基因组，我们证明了一个共同的共生信号通路与细胞内共生共生共同进化，从祖先的丛枝菌根到更新的杜鹃花和兰花菌根在被子植物和杜鹃花类协会的苔藓植物。 相比之下，形成完全细胞外共生的物种，如外生菌根菌，以及那些与蓝细菌形成协会的物种，已经失去了这种信号传导途径。 这项研究结合了细胞内共生现象，揭示了4.5亿年来植物多样化进化过程中的保守性。
英国约翰英纳斯中心和法国图卢兹大学 / 法国国家科学研究中心的科学家在《自然植物》杂志上发表了一项研究，描述了所有这些共生体的共同基因基础的发现。
图片: 菌根与植物共生
据推测，植物在陆地上的定居是通过一种共生关系实现的，这种共生关系是植物与一组被称为菌根真菌的真菌形成的。 即使在今天，我们在陆地上发现的80% 的植物都能形成这种菌根共生关系。 植物也进化出与其他微生物进行细胞内共生的能力。
在过去的20年里，对菌根共生和另一种共生类型的研究，由豆类，如豌豆和豆类与土壤细菌形成，已经鉴定了十几种植物基因，这些基因是识别有益微生物及其在植物细胞内的适应所必需的。 相比之下，其他类型的细胞内共生的研究很少。
为了解决这个问题，研究小组比较了近400种植物的基因组，以了解那些可以形成细胞内共生的植物的独特之处。 令人惊讶的是，他们发现这三个基因在形成细胞内共生的植物中完全共享，而在不能形成这种有益关系的植物中丢失。
“我们的研究表明，植物与不同的共生伙伴形成的不同类型的细胞内共生是建立在保守的遗传程序之上的。” 这项研究的主要作者、 BBSRC 在 John Innes Centre 的发现研究员 Guru Radhakrishnan 博士说。
这项研究由英国的 Radhakrishnan 博士和法国的 Pierre-Marc Delaux 博士领导，是由比尔与美琳达·盖茨基金会资助的非洲氮工程共生项目的一部分。
该项目是一个国际合作项目，旨在将自然共生关系转移到谷类作物上，以限制化肥的使用，并提高撒哈拉以南非洲小农场的产量，因为这些农场很难获得化肥。
“通过证明不同的植物共生共享一个共同的基因基础，我们雄心勃勃的目标变得更加现实，” Radhakrishnan 博士说。
原始信号途径在植物谱系中保守，在自然植物中形成细胞内共生。
文献来源:
http://dx.doi.org/10.1038/s41477-020-0613-7
新闻报道：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/jic-htg030220.php
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