近日，河南大学教授王学路团队和华中农业大学教授李友国等人在《自然—植物》发表论文，揭示了在大豆与根瘤菌共进化过程中，根瘤菌由裂隙侵染向根毛侵染方式转化的遗传、分子和进化机制，这种侵染方式的转变对于增强大豆共生固氮能力和提高大豆产量起到了重要作用。
该研究首先重测序了来自世界各地的496份大豆核心种质，构建了自然变异群体，并使用这个包含广泛变异的群体，分别接种慢生型根瘤菌USDA110并测定根瘤数目，发现这个群体的品种间存在广泛的变异。
研究人员还定位并证明一个具有TIR-NBS-LRR结构域的R基因(命名为GmNNL1)对根瘤数目有重要影响。分析发现在大豆的自然选择和人工驯化以及与根瘤菌的共进化过程中，一类GmSINE1转座子插入导致了该基因的功能丧失，从而促进了大豆对土壤土著根瘤菌的识别，并促进了根瘤固氮酶活性以及地上部分生物量的增加。而全长的GmNNL1仅存在于少数农家种中，并且主要分布在栽培大豆的起源地。
该研究不仅揭示了在大豆与根瘤菌互作过程中宿主与寄主匹配性的遗传和分子机制，而且阐释了根瘤菌在与大豆共进化过程中，其由裂缝侵染演化成高效的根毛侵染过程的重大分子事件，也为大豆高效固氮的分子设计育种提供了理论依据和目标基因。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41477-020-00832-7
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