Root nodulation is controlled by sensing the R/ FR ratio through phytochrome signaling

通过光敏色素信号检测 R/FR 比率来控制根结瘤

• 批准号: 21657017
• 负责人: SUZUKI Akihiro
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21657017/
• 关键词: 根粒; 共生; フィトクロム; 光形態形成; 植物微生物相互作用; ジャスモン酸; ミヤコグサ; 光質; 変異体; 赤色光; シグナル伝達; スクリーニング

Light is critical for supplying carbon to the energetically expensive, nitrogen-fixing symbiosis between legumes and rhizobia. In this study, I show that Phytochrome B(phyB) is part of the monitoring system to detect suboptimal light conditions, which normally suppress Lotus japonicus nodule development following Mesorhizobium loti inoculation. I found that the number of nodules produced by L. japonicus phyB mutants is significantly reduced compared to that of wild-type MG20. To explore causes other than photoassimilate production, the possibility that local control by the root genotype occurred was investigated by grafting experiments. The results showed that the shoot and not the root genotype is responsible for root nodule formation. To explore systemic control mechanisms exclusive of photoassimilation, we moved wild-type MG20 plants from white light to conditions that differed in their ratios of low or high red(R)/ far-red(FR) light. In low R/ FR light, the number of MG20 root nodules dramatically decreased compared to plants grown in high R/ FR even though photoassimilate content was higher for plants grown under low R/ FR. Also, the expression of jasmonic acid(JA)-responsive genes decreased in both low R/ FR light-grown wild-type and in white light-grown phyB mutant plants, and correlated with decreased JA-Ile content in the phyB mutant. Moreover, both infection thread formation and root nodule formation were positively influenced by JA treatment of wild-type plants grown in low

光对豆科植物和根瘤菌之间昂贵的、固氮共生的碳供应至关重要。在这项研究中，我证明了光敏色素B(PhyB)是监测系统的一部分，用于检测次优光照条件，这种条件通常会在接种中生根瘤菌后抑制莲花根瘤的发育。我发现，与野生型MG20相比，日本血吸虫PhyB突变体产生的结节数量显著减少。为了探索光同化产物产生以外的其他原因，通过嫁接试验研究了根型发生局部控制的可能性。结果表明，根瘤形成的主要原因是地上部而不是根部。为了探索光同化以外的系统控制机制，我们将野生型MG20植物从白光转移到不同的条件下，这些条件下它们的低或高红(R)/远红(FR)光的比率不同。在低R/FR光下，MG20根瘤的数量比高R/FR光下生长的植株显著减少，尽管低R/FR光下植株的同化物含量较高。此外，茉莉酸(JA)响应基因的表达在低R/FR光栽培的野生型和白光栽培的PhyB突变体中都降低，并与其JA-Ile含量的降低相关。此外，茉莉酸处理对低海拔野生植物侵染线的形成和根瘤的形成均有正向影响

项目成果

ビタミンB_6分解というミヤコグサ・根粒菌共生の新たな意義

百脉根与根瘤菌共生的新意义：维生素B_6的分解

• 发表时间: 2012
• 作者: 富永晃好;等
• 通讯作者: 等

根粒形成はJAシグナリングを介したR/ FR比受容反応である

结瘤是由 JA 信号传导介导的 R/FR 特异性受体反应

• 发表时间: 2011
• 作者: 重山珠紀;Lalith Suriyagoda;富永晃好;佐々木雅代;平塚芳美;吉永綾;有馬進;東江栄;酒井達也;稲田さやか;軸丸祐介;神谷勇治;内海俊樹;阿部美紀子;橋口正嗣;明石良;佐藤修正;金子貴一;田畑哲之;Ann M. Hirsch;鈴木章弘
• 通讯作者: 鈴木章弘

マメ科植物の共生窒素固定能増強のメカニズムとその応用

豆科植物共生固氮强化机制及其应用

• 发表时间: 2010
• 作者: 舩戸絵理;松原紀嘉;渡辺均;國分尚;安藤敏夫;水谷亮介;小野良平;鈴木章弘
• 通讯作者: 鈴木章弘

Root nodule formation controlled by light quality in Lotus japonicus.

光质控制莲子根瘤的形成。

• 发表时间: 2010
• 作者: T.Shigeyama;et al.
• 通讯作者: et al.

Additional cause for reduced JA-Ile in the root of a Lotus japonicus phyB mutant

百脉根 phyB 突变体根部 JA-Ile 减少的其他原因

• DOI: 10.4161/psb.20407
• 发表时间: 2012
• 期刊: Plant Signal Behav.
• 作者: Shigeyama T;Tominaga A;Arima S;Sakai T;Inada ;Jikumaru ;Kamiya ;Uchiumi ;Abe M;Hashiguchi M;Akashi R;Hirsch AM;and Suzuki A;Shigeyama T;Tominaga A;Arima S;Sakai T;Inada ;Jikumaru ;Kamiya ;Uchiumi ;Abe M;Hashiguchi M;Akashi R;Hirsch
• 通讯作者: Hirsch