Геномный анализ факторов транскрипции GmMYB S20 выявил их решающую роль в образовании клубеньков у сои.
Соя (Glycine max) является глобально важной экономической культурой, и ее способность к симбиотической азотфиксации с ризобиями представляет собой важнейший столп устойчивого сельского хозяйства.
Благодаря симбиотической азотфиксации атмосферный азот (N2 ) преобразуется в усваиваемый растениями аммиак (NH3 ) , тем самым снижая зависимость от химических азотных удобрений, повышая плодородие почвы и обеспечивая необходимый источник азота для роста растений.
Бобовые культуры в совокупности вносят приблизительно 21 миллион тонн биологически фиксированного азота в сельскохозяйственные экосистемы каждый год. Однако мировая площадь возделывания бобовых культур за последние пять десятилетий расширилась лишь незначительно. Азотфиксирующий потенциал сои открывает значительные перспективы для сокращения внесения удобрений, снижения производственных затрат и уменьшения загрязнения окружающей среды, связанного со стоком азота.
Установление симбиотических отношений между бобовыми растениями и ризобиями включает в себя множество жизненно важных биологических механизмов.
Новое исследование, проведенное командой китайских ученых (Центр развития ресурсов зародышевой плазмы растений, Колледж естественных наук, Шанхайский педагогический университет; Факультет естественных наук, Шаньдунский университет), показывает, что гены GmMYB62, входящие в состав генов GmMYB S20, действуют как ключевые факторы транскрипции, регулирующие симбиотическое образование клубеньков у сои.
При инокуляции ризобиями гены GmMYB62, по-видимому, стимулируют образование клубеньков, регулируя иммунные пороги, повышая пластичность клеточной стенки и координируя сигнальные пути гиббереллинов. Расширение подсемейства GmMYB S20 в сое, вероятно, является результатом эволюционных событий, чтобы позволить GmMYB62 интегрировать разнообразные сигнальные пути, такие как гормональные пути и сигналы окружающей среды, для опосредования контекстно-зависимых транскрипционных реакций. В целом, эволюционная траектория семейства GmMYB S20 является примером того, как бобовые обрели специализированные регуляторные механизмы симбиоза.
Наборы генов, регулируемые GmMYB62, значительно обогащены путями биосинтеза и сигнализации гиббереллина, что подтверждает их предполагаемую роль в контроле образования клубеньков.
Известно, что гиббереллины поддерживают ранние процессы ризобиальной инфекции и активируют путь ауторегуляции образования клубеньков для предотвращения избыточного образования клубеньков. Параллельно с этим GmMYB62 могут тонко настраивать иммунные реакции, подавляя экспрессию генов, связанных с защитой, и вторичных метаболитов, таких как лигнин и фенилпропаноиды, которые могут ингибировать ризобиальную колонизацию при чрезмерном накоплении. Размягчая клеточную стенку и поддерживая иммунный гомеостаз, GmMYB62 создают благоприятную среду для симбиоза.
Функция GmMYB62 в содействии образованию клубеньков представляет возможности для селекции бобовых культур. Сверхэкспрессия GmMYB62 способствует образованию клубеньков и лучшему развитию сои. И, напротив, линии с нокаутом GmMYB62 показали хлороз и снижение биомассы побегов, что может быть связано с нарушением поглощения фосфата или дефицитом фиксации азота.
Более конкретно, GmMYB62a и GmMYB62b являются важнейшими молекулярными регуляторами образования клубеньков у сои, открывая перспективные цели для повышения эффективности симбиотической фиксации азота у бобовых культур. Дальнейшие усилия могут быть сосредоточены на конструировании аллелей GmMYB62 для достижения оптимальной эффективности клубенькообразования в изменяющихся условиях окружающей среды.
Источник: Plants 2025. https://doi.org/10.3390/plants14142240
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.