Nature plants | 王学路和李友国团队揭示大豆NNL1通过根毛侵染限制与根瘤菌的共生相容性！

大豆等豆科植物每年通过共生固氮为管理的生态系统贡献约2145万公吨的氮。大豆大约在5,000年前就已经在中国驯化，已经成为重要的蛋白质和油料作物。大豆和根瘤菌之间的共同进化导致了感染不同组大豆种质的不同的根瘤菌菌株，这为研究与其相容性有关的遗传、进化和分子机制提供了绝佳机会（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；Nature Communications | 新颖而独特的植物碳水化合物受体）。

大豆(Glycine max)与根瘤菌之间的共生对于高效固氮至关重要（Nature | 突破！中科院植生所王二涛团队揭示豆科植物与根瘤菌共生固氮的关键模块！Science | 重磅！剑桥大学Giles Oldroyd课题组阐述植物通过共生微生物促进养分吸收！）。通过III型分泌系统分泌的根瘤菌效应因子是介导植物与根瘤菌之间相互作用的关键，但其分子机制在很大程度上仍然未知。2021年1月15日，国际权威学术期刊Nature plants发表了河南大学王学路和华中农业大学李友国课题组的最新相关研究成果，题为Glycine max NNL1 restricts symbiotic compatibility with widely distributed bradyrhizobia via root hair infection的研究论文。

在这篇文章中，科研人员对结瘤数的全基因组关联研究确定了G. max结瘤数基因座1（GmNNL1），该基因编码一个新的R蛋白。GmNNL1与来自慢生根瘤菌(Bradyrhizobium) USDA110的结瘤外蛋白P（NopP）效应因子直接相互作用，以触发免疫力并通过根毛感染抑制结瘤。在GmNNL1中插入一个179bp的短散在核元件（SINE）类转座子会导致GmNNL1的功能丧失，从而使慢生根瘤菌能够通过根毛感染途径成功地对大豆进行结瘤，并增强固氮能力。科研人员的发现为大豆-慢生根瘤菌相容性的协同进化提供了重要的见解，并为设计新的豆科植物-根瘤菌相互作用以实现高效共生固氮提供了途径。

图1：Glyma.02G076900的自然变异

图2：GmNNL1^HT1抑制大豆中的根瘤形成

图3：裂缝侵染是B. diazoefficiens USDA110侵入带有GmNNL1^HT1的大豆种质根部形成结瘤的主要模式

图4：GmNNL1^HT1识别NopP以抑制结瘤

图5：GmNNL1 HTs的进化及其与慢生根瘤菌效应蛋白NopP的天然变异体的相容性

图6：GmNNL1–NopP调控大豆结瘤的模型

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