Current Biology | 李霞/刘斌团队研究揭示光感应途径调节大豆共生结瘤的机制！

作为固着生物，植物必须在种子发芽后立即对刺激（例如光和营养物质）做出快速和适当的反应。发芽的幼苗感知这些因素来触发从异养生长到自养生长的转变，决定发育时机，调节资源分配，控制繁殖成功。植物适应其周围环境的例子是豆科植物-根瘤菌共生和光形态发生，它们进化为获得足够的氮和碳来维持植物的生存能力。

2022年1月25日，国际权威学术期刊Current Biology发表了华中农业大学李霞和中国农科院刘斌团队的最新相关研究成果，题为Differential light-dependent regulation of soybean nodulation by papilionoid-specific HY5 homologs的研究论文。

豆科植物已经进化出光合作用和共生固氮，以获取能量和氮养分。在从异养生长到自养生长的过渡过程中，蓝光主要触发光合作用，土壤低氮诱导共生结瘤。在这种转变过程中，黑暗和蓝光是否以及如何影响根部共生结瘤尚不清楚。本研究表明短期黑暗促进结瘤，而蓝光通过两种大豆TGACG基序结合因子（STF1和STF2）抑制结瘤，它们是蝶形花科特异性转录因子和拟南芥HY5的不同直系同源物。STF1和STF2通过抑制结瘤起始a (GmNINa) 的转录来负调节大豆结瘤，GmNINa是结瘤的中心调节因子，以响应黑暗和蓝光。STF1和STF2不能从地上部分移动到根部，它们在局部和全身作用以介导暗光和蓝光调节的结瘤。结果进一步表明隐花色素 GmCRY1s是黑暗中结瘤所必需的，并且部分有助于蓝光抑制结瘤。此外，根GmCRY1s介导蓝光诱导的STF1和STF2转录，有趣的是，GmCRY1b可以与STF1和STF2相互作用以稳定STF1和STF2的蛋白质稳定性。本研究结果表明，蓝光受体GmCRY1s-STF1/2模块在整合黑暗/蓝光和结瘤信号中起关键作用。此外，结果揭示了一个分子基础，光感应途径通过复杂的相互作用调节结瘤和自养生长，从而促进幼苗在低氮和光信号下的生长。

• 短期黑暗和蓝光预处理对结瘤有相反的影响

• 地上部分和根均感知蓝光以调节大豆结瘤

• GmCRY1b与STF1相互作用以稳定蓝光下的蛋白质稳定性

• 蝶形花特异性HY5直接结合并抑制结瘤基因GmNINa

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