New Phytologist | 河南大学王学路团队揭示根瘤菌侵染引发大豆共生根瘤核内复制的机制！

核内复制是许多真核生物组织和器官中的一种常见现象，即在没有有丝分裂的情况下进行多轮DNA复制，导致细胞具有更多的基因组DNA拷贝。核内复制的细胞可能比其他细胞更有效地执行某些功能。例如，谷类作物的大型持久性胚乳储存养分；许多物种中生长的下胚轴能够快速生长或伸长。同样，在果蝇等动物中，幼虫唾液腺细胞的核内复制确保了消化酶和胶质物质的充分合成，以便分泌和储存。核内复制使细胞能够节省时间和能量，否则在细胞分裂过程中需要合成细胞膜、细胞壁和其他细胞成分。核内复制对于维持细胞的命运也至关重要。例如，在拟南芥中，核内复制的抑制会导致毛状体特性的丧失和毛状体数量的减少。豆科植物和根瘤菌之间的共生导致了固氮根瘤的形成。核内复制对根瘤的发育和高效固氮至关重要；然而，根瘤菌侵染导致共生根瘤核内复制的细胞机制以及由此产生的多倍体细胞在固氮中的作用在很大程度上仍是未知的。

2022年2月17日，国际权威学术期刊New Phytologist发表了河南大学王学路（Science | 为什么结瘤固氮需要光？研究揭示光驱动豆科植物根部共生固氮的分子机制！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！）团队与华中农业大学合作的最新相关研究成果，题为Rhizobial infection of 4C cells triggers their endoreduplication during symbiotic nodule development in soybean的研究论文。

在这篇文章中，研究人员开发了一系列不同的方法来分离受侵染的细胞（ICs）和未受侵染的细胞（UCs），并确定它们在大豆（Glycine max）发育中根瘤的倍性水平。研究人员证明在发育中的根瘤的UCs和ICs中都存在4C核，这些4C细胞主要被根瘤菌侵入，随后进行核内复制。此外，对侵染后12天（dpi）和20天（dpi）的大豆根瘤中具有不同倍性水平的核进行RNA测序分析表明，4C细胞在12天（dpi）的根瘤中主要是ICs，而在20天（dpi）的根瘤中主要是UCs。研究人员的结论是，根瘤菌对4C细胞的侵染是启动核内复制的关键。这些发现为根瘤菌侵染、根瘤核内复制和共生根瘤的固氮提供了重要的启示。

大豆结瘤发育过程中核内复制逐渐增加

侵染后12天（dpi）和20天（dpi）时，对来自大豆结瘤的各种倍性的核进行转录组分析

大豆结瘤发育过程中，根瘤菌对4C细胞的入侵以及由此产生的核内复制的模型

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