介绍Aiz
豆科植物与根瘤菌共生互动的结果发展的一种新型器官植物根系,结节,细菌为主机提供固定的氮。短暂,microsymbionts附加和进入根毛细胞而感染植物形成管状螺纹的细菌进入根皮层。同时,皮质细胞诱导分化和感染线程入侵这些细胞分裂形成结节原基。这原基分化成成熟结节根瘤菌在哪里转换成类细菌并开始固氮(科恩et al . 1998年)。根瘤菌诱导根瘤形态发生在植物通过有节的生产信号(点头的因素;舒尔茨,Kondorosi 1998)。这些点头信号触发根瘤发展的早期阶段,包括根毛变形和卷曲,皮质细胞分裂和一些早期的表达nodulin (enod)基因。下结合氮饥饿,某些公司品种的植物形式的能力根结节即使没有根瘤菌(NAR +表型),所谓的自发结节表明豆科植物的根瘤形成先前存在的发展计划。这些结节显示组织学特性类似于bacterium-induced结节但中央区域细胞只包含造粉体(Truchet et al . 1989年)。因此,有人建议,自发的结节可能作为碳储存器官诱导期间氮饥饿和固氮根瘤的祖先。因此,点头因素作为主要形态形成的信号触发根瘤发育程序虽然其他植物根瘤形态发生的规定所需因素很可能如植物激素(赫希方,1998;Heidstra et al . 1997;Penmetsa,库克1997),石碑因素,尿苷,(Smit et al . 1995年)和植物的代谢状态(高碳和低氮)(鲍尔et al . 1996年)。
植物的碳代谢主机在根瘤发展适应改变的要求。最初,造粉体沉积中观察到的积极分皮质结节原基细胞(Ardourel et al . 1994),表明碳的积累发生易位的树叶。后,来固定氮的同化功能结节需要一个复杂的相互作用与碳代谢(舒尔茨,1998年Kondorosi)为了满足(a)的需求类细菌对碳和能源(固氮作用所必需的),和(b)提供C4碳骨架固定氨同化的植物细胞。然后结节普利摩顿的行为作为一个水槽和工厂紧密调节结节开始通过因素的天线部分植物(“拍摄因素”)(1991年审查Caetano-Anolles, Gresshoff),这种现象称为自动调整。根可以感觉到的代谢状态,即中间体可能作为信号来调节细胞反应直接或间接通过影响内部的活动所需的植物激素结节起始或淀粉沉积。
Plasmodesmal (PD)函数似乎是负责细胞间通讯和信号在植物发展和越来越多的证据表明,一个复杂supracellular通信网络代理通过PD存在于植物(卢卡斯,狼1999)。这个网络最初是被研究病毒之间的运动细胞。病毒运动蛋白(议员)
本地化PDs,影响其功能作为议员的首次探索表达基因在转基因植物(Deom et al . 1990;狼et al . 1991年)。基于假设改变plasmodesmal大小排阻极限应该影响小分子的运输速度,包括蔗糖(批1970),在过去的几年里,碳运输和分配在转基因烟草植物表达TMV-MP研究(卢卡斯et al . 1993;Olesinski et al . 1996年)。这些数据允许的进步假设交易的监管(信息)的分子,通过胞间连丝可以建立一个特殊supracellular通信网络调节碳分区。植物可以利用这个来创建专门的生理和发育领域信号可能发生在一个器官原基的形成(如结节缩写)或不同分生组织的细胞层(1999年卢卡斯,狼和引用)。分子机制参与控制的结节在植物宿主器官发生知之甚少。在我们的实验室中,几种方法正在试图了解细胞间通信过程可能与结节的关键调控基因了解复杂的过程发展。在这篇文章中,我们描述了制备m . truncatula转基因植物描述细胞间通信流程和各种功能方法进行基因选择的理解他们的角色在有节。
2。程序
制备转基因Medicago truncatula植物和rt - pcr实验作为描述(摆渡的船夫et al . 1999;Frugier et al . 2000年)。西方分析是根据标准技术(狼et al . 1991年)。轰炸发芽苜蓿根使用DNA结构被描述的相应回复率(Sousa et al . 2001年)。
3所示。转基因植物病毒运动蛋白GFP表达融合蛋白可以用来研究细胞间通信在豆类
我们准备了不同植物可能用来分析转基因m . truncatula碳分区在共生互动。首先,各种独立的转基因线表达的烟草花叶病毒运动蛋白(烟草花叶病毒)的特点。这个议员已被证明影响碳分区在转基因土豆植物(卢卡斯,狼1999)。TMV-MP表达式由35 s启动子被确认使用西方叶提取物的分析。没有明显可见的表型观察这些植物,生长在正常情况下或在共生Sinorhizobium meliloti。我们找不到任何数量的显著差异结节和进一步工作正在进行详细分析的早期步骤交互,如:皮质细胞分裂原基的形成和积累造粉体。第二,我们表示CMV-MP(从黄瓜花叶病毒)融合在m . truncatula GFP。与高水平的选择植物CMV-MP-GFP表达式显示虚线的荧光标签对应的PDs模式在不同的细胞类型。第三,植物含有phloem-specific表达GFP的特点(使用Atsuc2-GFP构造,请提供的n·萨奥尔博士)。这些植物的韧皮部卸载的GFP等碳“汇”横向根和器官原基之后(见Imlau et al . 1999年),通过监控组织的绿色荧光。 These two latter transgenic lines are excellent tools to monitor in vivo the process of phloem unloading, carbon sink formation and nodule initiation.
4所示。的作用与结节器官形成
除了生理的工作,我们有几个监管特征基因诱导根瘤器官形成中使用各种方法(Medicago物种Crespi et al . 1994;Frugier et al . 1998年)。最早的nodulin根瘤发育的程序与相关的基因。为了应对细菌接种的根,与成绩单中检测到第一根中柱鞘原生木质部极相反,那么在皮层细胞分裂和分化细胞的增长结节原基(1998方,赫希和参考文献在其中)。nitrogen-limiting条件下,我们证明了这个基因的超表达导致显著增加m . truncatula根的皮层细胞分裂(摆渡的船夫et al . 1997年)。这是伴随着高水平的积累在细胞分裂造粉体。在有节,超表达与修改的早期发展和诱导皮层细胞周围皮层扩散感染地区靠近根尖。这表明(a)与诱导皮层可能是一个行列式的结节起始(摆渡的船夫et al . 1999年),(b)它的主要功能并不是直接施加在触发细胞分裂本身。生长素相比,与没有诱导细胞增殖的能力无论氮状态的植物或根的位置。此外,假定的co-suppression现象诱导选择线路产生植物展示逮捕根瘤发展,表明与表达式是适当发展所需的原基(摆渡的船夫et al . 1999年)。 Due to its expression pattern in vascular tissues and nodule initials, as well as to the phenotype of the transgenic plants, a role of enod40 in cell-to-cell communication between the vascular tissue and specific cells of the cortex to allow proper organization of the nodule primordium seems very likely.
与基因(科恩et al . 1998;舒尔茨,1998年Kondorosi)都是很奇怪的,因为他们代码大约0.7 kb rna只包含短羊痘疮。建模预测,与RNA序列形式的倾向特别稳定的二级结构,共享属性与几个生物活性RNA (Crespi et al . 1994年)。另一方面,一个非常小的开放框架对应于10到13氨基酸5 '末端的成绩单是常见的在这些基因,提出了活跃的基因产物(van de Sande et al . 1996年)。最近,我们已经表明,几个小ORF (sORFs)与翻译当融合到一个报告基因。此外,相应回复率Mtenod40 Medicago根诱导特异性生长反应,皮层细胞的分裂,是用来测试不同的基因衍生品包含特定的点突变和缺失(Sousa et al . 2001年)。这些实验表明,翻译的两个sORFs守恒的5’和3’中与地区所需的活动。此外,删除Mtenod40区域出现在两国sORFs和生成预测RNA结构显示低活动在我们的分析,在不影响sORFs的翻译。尽管编码sORF-peptides也许功能基因产物,结构化RNA还参与基因调控区域。这些数据显示,一个复杂的细胞机制可能涉及翻译,主要与细胞功能。
5。血管Kruppel转录因子参与共生的形成区
另一个调节基因识别是Kriippel-like Zn-finger基因,Mtzpt2-1。这个基因被强烈的表达在根的维管束和结节,和反义植物正常生长但开发修复——结节分化的固氮区和细菌入侵被逮捕。这些结果表明,血管bundle-associated Kruppel-like基因的形成需要中央固氮区(Frugier et al . 2000年)。有趣的是,一个同源基因被证明带来盐耐受酵母细胞。事实上,Mtzpt2-1也能够在酵母引起这种反应。此外,这种转录因子强烈和快速诱导应用盐胁迫后根和结节,这表明它可能参与植物细胞的渗透压力反应。因此,我们认为Mtzpt2-1可能参与的渗透适应结节血管组织支持固氮。
6。小说激酶相关共生互动的初始步骤
很少监管相关激酶有节是已知的。Mtpkl,基因编码一种蛋白质含锚蛋白激酶域被确认为在自发诱导在有节和结节(Frugier et al . 1998年)。我们整个Mspkl基因的转化融合GFP以本地化根组织中的蛋白质在共生和转染洋葱细胞。这个激酶似乎硝唑微管在细胞和可能在根瘤菌所需的微管重组有关的感染。
发现了这种基因的表达在不同的苜蓿共生器官和早期阶段的交互。
Mtpkl基因筛选分离的m . truncatula BAC图书馆和基因组序列的地区和某些相邻的克隆测定。几个之前确认显示同源性的基因序列数据库发现附近的Mtpkl基因。详细分析了外显子和内含子的分布为Mtpkl并与三个同源基因在拟南芥。这些数据表明,Mtpkl可能参与的早期步骤共生互动,尽管它不仅仅是有节。开发工具将分析的功能和定位Mtpkl在结节器官发生的起始。
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