近日，生命科學學院Christian Staehelin教授課題組在國際知名權威期刊The Plant Cell（五年影響因子9.996）在線發表了題為“Role of the Nod Factor Hydrolase MtNFH1 in Regulating Nod Factor Levels during Rhizobial Infection and in Mature Nodules of Medicago truncatula”的研究論文。該研究揭示截形苜蓿與苜蓿中華根瘤菌共生中，截形苜蓿結瘤因子水解酶（MtNFH1）在根瘤菌的入侵和成熟根瘤形態發生過程中發揮著重要的作用。生命科學學院博士后蔡杰為該論文的第一作者，Christian Staehelin教授和謝致平副教授為該論文的通訊作者，中山大學為第一單位。
結瘤因子水解酶突變體的結瘤表型
根瘤菌是一種可以侵染豆科宿主植物結瘤固氮的土壤細菌，能將大氣中的氮氣轉化氨。豆科植物與根瘤菌間共生系統的建立依賴于兩者間復雜的信號應答。宿主植物的根分泌類黃酮，它會與根瘤菌的NodD蛋白作用，進而激活在啟動子區域具有保守的nod盒的共生基因的表達，而大多數的NodD依賴的基因編碼的酶正是合成結瘤因子（Nodulation Factors）所需的。結瘤因子是根瘤菌侵入宿主細胞所必需的信號分子，它屬于脂質幾丁質寡糖家族，具有殼聚糖（幾丁質寡糖）骨架，并且在非還原性N末端連接著脂肪酸鏈（酰基鏈）。結瘤因子能夠被宿主植物中的相應受體識別，從而引起一系列特異的信號級聯反應。
在模式豆科植物截形苜蓿中，Staehelin教授團隊發現了一種結瘤因子水解酶 （MtNFH1），它雖然缺乏幾丁質酶活性，但是能夠特異地水解來自苜蓿中華根瘤菌中的結瘤因子，表明了MtNFH1對于結瘤因子具有更高的偏好性。在這篇文章中，Staehelin教授團隊研究了結瘤因子水解酶（MtNFH1）在共生中的作用。研究發現，當接種苜蓿中華根瘤菌時，結瘤因子水解酶積聚在侵染腔中表達。截形苜蓿結瘤因子水解酶突變體研究發現，在突變體中根瘤菌入侵呈現延遲的現象，說明過量的結瘤因子會抑制侵染線的形成。結瘤實驗研究發現，突變體早期根瘤呈現根瘤肥大和分支狀（二分體或掌狀-珊瑚狀）。同時，根瘤的分支狀表型也分別出現在結瘤因子水解酶過表達植株和野生型植物接種結瘤因子過表達菌株中。因此，結瘤因子水解酶對于結瘤因子濃度的精準調控是根瘤菌入侵根毛以及成熟根瘤形態發生所必需的。
