Science：关键蛋白SYFO2首次揭示，豆科植物“自施肥”机制有望移植

大多数植物允许真菌微生物进入其根细胞，并为它们提供碳水化合物，以换取更好的养分和水分供应。只有像豌豆、豆类和三叶草这样的豆科植物才会与固氮土壤细菌建立另一种互惠互利的共生关系。与所谓的根瘤菌结盟，使它们能够从空气中自给自足地获取生长所需的氮。

在"农业养分共生赋能"项目的背景下，由生物学院植物细胞生物学教授、卓越集群CIBSS成员Thomas Ott教授领导的研究团队，首次成功证明SYFO2（一种在豆科植物和其他植物根部发现的、研究甚少的蛋白质）在豆科植物的"自我施肥"中起着关键作用，因为它能使根瘤菌进入根细胞。

一旦细菌被植物的根毛捕获，SYFO2就会启动肌动蛋白细胞骨架的重组——这是使细菌能够进入根细胞并从内部感染它们的关键步骤。感染的结果是，沿着植物根部形成微小的结节，根瘤菌在此固定空气中的氮，并将其提供给植物。

这个国际团队通过结合成像、分子生物学和遗传学方法成功证明了这一过程。此外，科学家们能够通过引入根瘤共生与固氮细菌的关键调控因子——转录因子NIN，来激活番茄自身版本的SYFO2。

这项题为"Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants"的研究，提高了我们对番茄自身共生相关基因如何被控制的理解。它为未来努力增强有益的植物-根瘤菌相互作用以及将固氮能力转移到作物上奠定了基础——长期目标是减少对化肥的需求。这些发现发表在《科学》杂志上。

关键过程的基础被识别

"大多数豆科植物已经发展出复杂的机制来允许共生细菌进入细胞。"Ott说。"在这项研究中，我们确定了一个关键过程的分子基础，在这个过程中，植物从'捕获细菌'切换到为它们'开门'。"这项研究还得到了CIBS S研究员、医学院实验与临床药理学与毒理学研究所所长Robert Grosse教授的支持。

此外，研究人员能够证明，在一些不与固氮细菌共生的植物中，SYFO2对于启动最常见且进化上更古老的共生类型——植物与真菌之间的菌根共生——也是必需的。

基于此背景，并考虑到在番茄植物中成功激活该蛋白，Ott说："这个结果特别有趣，因为它表明通常参与菌根共生的基因可以被重新定向，以帮助在植物中工程化细菌性固氮共生。"（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Lijin Qiao et al, Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adx8542.