Medicago truncatula 固氮突变体无法支持植物和细菌共生基因表达

摘要 根瘤菌-豆科植物共生最终实现在根瘤中的营养物质交换。根瘤内的细菌将分子氮还原供植物利用，而植物为细菌提供含碳化合物。在导致植物感染的初始信号事件发生之后，关于共生关系的建立和维持所需的植物条件，目前所知甚少。我们从经快中子辐照的 Medicago truncatula 种子中筛选了 44,000 株 M2 植物，并分离出 8 个存在固氮缺陷的独立突变系。这 8 个突变体均为单基因突变，代表 7 个互补群。为监测突变体根瘤中的细菌状态，我们在固氮缺陷突变体中检测了 Sinorhizobium meliloti 共生基因启动子（nodF、exoY、bacA 和 nifH）。此外，我们利用 Affymetrix 寡核苷酸微阵列监测了结瘤过程中野生型和 3 种突变体植物的基因表达变化。这些分析表明突变体可分为三类：一类几乎不支持或完全不支持固氮，且细菌 nifH 的表达极微弱；另一类完全不支持固氮，且细菌 nodF、bacA 和 nifH 的表达极微弱；最后一类则支持低水平的固氮和细菌 nifH 表达。