PUCHI决定了日本莲中与生长素模式形成及NIN依赖性转录相关的结节器官发生的空间范围

《Journal of Plant Research》：PUCHI delimits the spatial domain of nodule organogenesis associated with auxin patterning and NIN-dependent transcription in Lotus japonicus

　　

摘要

根瘤的发育需要在一个空间上受限的根部区域激活共生相关的发育程序。尽管已经鉴定出了许多调控根瘤形成的因子，但决定细胞增殖区域的机制仍不十分清楚。在本研究中，我们发现AP2/ERF转录因子PUCHI1和PUCHI2在Lotus japonicus的根瘤形成过程中起着限制皮层细胞分裂的空间作用。失去PUCHI功能会增加感染丝的形成以及根瘤原基的生成；不过并不会增加成熟根瘤的数量。相反，puchi1和puchi2突变体常常形成簇状的根瘤，同时在这些正在发育的原基周围会出现异常的皮层细胞分裂。即使在没有根瘤菌的情况下，CCaMK的持续活化也会在突变体中引发更广泛的自发增殖结构，这表明该表型并非仅仅由感染加剧所致。PUCHI1的表达是在与根瘤形成相关的NODULE INCEPTION（NIN）转录网络下游的早期共生信号传导过程中被诱导的；这两个PUCHI基因主要在正在发育的原基的基部区域表达，而这正是突变体中异常增殖发生的部位。转录组分析和报告基因实验表明，PUCHI可能通过STY1-、YUCCA11-、TAR2-以及Forked1-like相关途径来调控生长素响应的模式。此外，PUCHI1还能通过远端启动子中的细胞分裂素响应区域独立于LHK1介导的细胞分裂素感知来促进NIN的表达。这些研究结果表明，PUCHI基因决定了根瘤形成过程中细胞增殖的空间范围；它们通过协调生长素相关的模式与NIN转录模块，从而确保根瘤在局部形成。