Nature Commun. | 研究揭示植物茎-根长距离信号转导系统在结瘤共生中的调控机制！
陆地植物通过在叶子和根部之间共享环境信息来确保其在波动条件下的持续生长。例如，使用远距离信号传导系统传输有关叶片的光照条件和根中氮（N）缺乏的信息。 这些茎根之间的信号转导可以通过在茎和根之间传递信号分子，例如蛋白质，肽，植物激素和RNA，这些分子是根据各种环境提示而产生的。 在拟南芥中，bZIP转录因子HY5在光的作用下从茎转移到根，并调节根的生长和硝酸盐的吸收。在缺乏硝酸的根中产生的C末端编码肽（CEP）家族肽可作为N需求信号， CEPR和茎-根移动CEPD肽系统地调节硝酸盐的吸收（PNAS | 英国牛津大学最新研究揭示根瘤菌从根际到共生的生活方式适应机制！）。
豆科植物已进化出茎介导的长距离信号转导系统，以维持与根瘤菌、土壤固氮共生菌的相互作用，它们栖息于专门的共生组织-根瘤。通过这种共生互动，根瘤菌将大气中的N2转化为铵，一种植物可利用的N形式，以换取宿主植物的光合作用产物。因此，在N限制条件根瘤共生对宿主植物是有利的（微生物和氮循环；“少肥多产”不是梦；PNAS | 共生固氮新型调节机制））。然而，过度的结瘤会强烈抑制宿主的生长，因为固氮作用是一种高度消耗能源的过程。为了优化结瘤的数量，豆科植物利用长距离负反馈机制调控结瘤（Science | 重磅研究揭示植物如何区分有益和有害微生物！；Science | 专家点评：豆科植物结瘤共生的特异性）。
近日，权威期刊Nature Communications发表了日本国家基础生物学研究所Masayoshi Kawaguchi教授课题组的研究论文，题为MIR2111-5 locus and shoot-accumulated mature miR2111 systemically enhance nodulation depending on HAR1 in Lotus japonicus，揭示了植物茎-根长距离信号转导系统在结瘤共生中的调控机制。
豆科植物利用茎组织介导的信号系统与根瘤中的固氮细菌保持相互联系。在Lotus japonicus中，microRNA miR2111从茎到根的转移是以TOO MUCH LOVE（根中的根瘤抑制因子）为靶标的，这解释了植物结瘤控制的潜在机制。但是，尚不清楚植物茎组织积累的miR2111s在结瘤的全身性调节中的作用。本研究发现Lotusjaponicus具有七个miR2111基因位点，包括通过RNA-seq定位的基因位点。叶片中的MIR2111-5表达在miR2111基因位点中最高，根瘤菌侵染后MIR2111-5的表达受抑制，这取决于茎组织中HYPERNODULATION ABERRANT ROOT FORMATION1（HAR1）受体。MIR2111-5基因敲除突变株显示结瘤数和miR2111水平显着降低。此外，使用转化子的嫁接实验表明，miR2111水平改变以剂量依赖性方式影响根瘤数。因此，对于依赖HAR1的根瘤数系统优化，需要通过MIR2111-5表达在叶片中积累miR2111。