摘要
在豆科植物与根瘤菌的共生固氮过程中，宿主植物分泌类黄酮类物质，被根瘤菌所识别，激活根瘤菌合成并分泌信号分子-结瘤因子(NodulationFactor，NF)，进而激活宿主细胞内的共生信号转导途径，最终引起根瘤菌的侵染和根瘤器官的形成。NF诱导植物的根毛发生卷曲变形，包裹根瘤菌，根瘤菌通过植物根毛顶端质膜内陷形成的管状结构，即侵染线(InfectionThread，IT)进入植物细胞内，IT在根毛内由细胞核牵引，从表皮细胞向皮层细胞延伸，这是一个具有方向性的过程。研究发现小G蛋白ROP(Rho-rlatedGTPasefromplants)可以调控细胞的极性生长，但其在调节ITs的极性生长中的作用尚不清楚。 本研究课题通过遗传学、生物化学和细胞生物学等方法，研究了百脉根中鸟苷酸交换因子LjSPIKE1（简写为LjSPK1）和小G蛋白LjROP6调控侵染线极性生长的分子机制。我们发现DOCK家族的鸟苷酸交换因子LjSPK1，可以与百脉根中的三个Ⅰ型LjROPGTPases相互作用。从遗传分析的研究发现，这三个Ⅰ型ROPGTPases均参与根毛发育，但只有LjROP6是根瘤菌侵染所必需的。LjSPK1具有鸟苷酸交换因子的活性，它可与LjROP6GDP形式互作，从而激活LjROP6使其变为有活性的LjROP6GTP形式。有趣的是，Ljspk1和Ljrop6突变体中侵染线均出现了迷失方向或在根毛细胞中打转的现象，这表明LjSPK1和LjROP6在调控侵染线的极性延伸过程中有着重要的作用。同时，通过LjSPK1和LjROP6的亚细胞定位和双分子荧光互补实验，我们发现LjSPK1主要定位于内质网上，而LjROP6可以增强LjSPK1在质膜上定位，并且两者相互作用主要发生在质膜上。此外我们还发现，两个RIC(Rop-interactiveCRIBmotif)，分别是LjRIC-6240和LjRIC-0060可作为LjROP6的下游因子参与侵染线的形成和根毛的生长发育。本课题的研究对阐述LjSPK1-LjROP6-LjRICs在根瘤菌侵染早期过程中侵染线的极性生长具有重要的意义。
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