三个根瘤特异表达的多元醇转运蛋白调控百脉根根瘤发育的机理研究

Legume-Rhizobia symbiotic cooperation is a biochemical processes which consume massive energy, and carbon resource in symbiotic nitrogen fixation is mainly from the carbohydrate in host carbon metabolism. Therefore, the transport of the carbohydrate from host to bacterial could be vital to maintain the nodule nitrogenase activity. Here, the function of three LjPLT genes encoding polyol transporter which high or specifically express in nodules will be investigated. It contains: (1) the physiological and biochemical characteristic of these three genes. (2) the effect of these three genes on nodule organogenesis and development. The results we are going to get will help us to illuminate the function of polyol transporters in Lotus japonicas and also reveal the mechanisms of polyols in nodulation. In additional, the results would help researches to further understand the molecular mechanism of nodule nitrogen fixing and provide a sound theoretical basis for improving symbiotic efficiency of nitrogen-fixing rhizobia and host plants.

豆科植物和根瘤菌形成的共生固氮体系是植物高效获取氮素最经济环保的途径，同时宿主植物为根瘤菌提供生命活动所必须的能源和碳源。因此，协助植物中碳代谢产物转运至根瘤对维持共生固氮体系以及固氮酶活性具有重要意义。本项目拟以研究百脉根根瘤中特异表达的编码多元醇转运蛋白的LjPLT基因功能为切入点，探讨多元醇转运蛋白在根瘤形成与发育中的作用机制。研究内容包括（1）三个在根瘤中特异表达的LjPLT基因的基本分子生物学特性。（2）这三个基因影响百脉根根瘤固氮的机理。该研究将阐明百脉根多元醇转运蛋白的生理生化功能，揭示多元醇转运蛋白影响共生固氮体系的机理；帮助研究者深入了解根瘤的固氮分子机制；为提高豆科植物根瘤的固氮酶活性及培育高固氮效率的植物品种奠定基础。

豆科植物和根瘤菌形成的共生固氮体系是植物高效获取氮素最经济环保的途径，同时宿主.植物为根瘤菌提供生命活动所必须的能源和碳源。因此，协助植物中碳代谢产物转运至根瘤对维持共生固氮体系以及固氮酶活性具有重要意义。本项目主要研究百脉根中多元醇转运蛋白家族基因在共生互作中的作用，研究内容为分离百脉根PLT家族基因，并进行详细的亚细胞定位和基因表达分析；详细分析在根瘤中特异表达的三个LjPLT基因影响百脉根根瘤固氮的机理。目前，我们已经分离并分析了百脉根PLT家族14个基因的亚细胞定位及基因表达情况，并深入研究了LjPLT9作用于百脉根结瘤的机理。我们发现LjPLT9特异性地在根瘤的侵染细胞中表达，并定位于类菌体周膜上，通过影响侵染细胞中内菌体内外渗透压来维持根瘤的活性。而LjPLT2 和LjPLT3影响植株的生物量及根瘤的固氮酶活性，其具体影响根瘤发育的机理还在研究中。另外，初步试验表明百脉根PLT家族基因与植物非生物胁迫相关，深入研究还在进行中。.我们的研究结果阐明了多元醇转运蛋白家族的功能，并有可能为豆科植物非生物胁迫育种奠定基础。