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大豆为人们提供了重要的蛋白质和食用油来源。大豆可与根瘤菌共生形成根瘤，其可以将空气中的氮气还原成氨，进行生物固氮。生物固氮既减少了能源消耗又不会造成环境污染。因此，研究大豆与根瘤菌的相互作用从而增加共生固氮效率是发展绿色可持续农业的关键之一。 王学路教授长期从事植物遗传学、植物激素信号转导及其与逆境互作，调控植物生长发育的机制研究。最近，在河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室组建的“生物固氮和豆科生物学”团队，以豆科作物为主要研究对象，研究菌植互作的遗传、发育、分子和进化机制，并开展豆科作物品种分子设计改良。近期该团队在大豆与根瘤菌匹配性进化的遗传与分子机制，以及豆科与非豆科植物根瘤固氮能力差异的进化机制研究方面取得了重要进展。相关研究结果分别发表在Nature Plants和Molecular Plant上。 2020年12月21日，王学路教授团队在Molecular Plant上发表了题为GSK3-Mediated Stress Signaling Inhibits Legume–Rhizobium Symbiosis by Phosphorylating GmNSP1 in Soybean 的研究论文。该项研究揭示了大豆GSK3蛋白激酶磷酸化共生关键转录因子NSP1，从而介导盐胁迫抑制豆科植物-根瘤菌共生的分子机制。该研究加深了我们对盐胁迫调控结瘤固氮的分子机制的了解，为改善大豆和其他豆类在环境胁迫条件下的共生固氮能力提供了可供改造和利用的目标基因。 2021年1月15日，王学路教授团队在Nature Plants上发表了题为Glycine max NNL1 restricts symbiotic compatibility with bradyrhizobia via root hair infection in soybean的研究论文。这项最新的研究揭示了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，而且阐释了根瘤菌与大豆共进化过程中，根瘤菌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重要理论依据和目标基因。 GmNNL1的功能丧失导致根瘤菌由裂隙侵染向根毛侵染的转变 两篇论文的链接： https://www./science/article/pii/S1674205220304469 https://www./articles/s41477-020-00832-7 |
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