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为探究 CIP73 调控结瘤的生化功能,研究人员经多领域研究发现其抑制NIN表达,调控根瘤发生。
许多豆科植物会与土壤细菌建立共生关系,形成一种特殊的器官 —— 根瘤(nodules)。在根瘤中,细菌能够将氮气转化为铵,供宿主植物利用。莲(
Lotus japonicus)的 CIP73(约 73kD 的 CCaMK 相互作用蛋白,CCaMK-interacting protein of approximately 73 kD)是泛素超家族的成员,它会被 CCaMK 磷酸化,并在调控根瘤形成过程中发挥作用。然而,CIP73 在调控结瘤方面的生化功能一直不明确。
研究人员通过遗传学、生物化学和分子生物学方法,在实验室和温室环境下对 CIP73 调控结瘤的分子机制展开评估。
研究结果显示,在莲中,CIP73 作为转录抑制因子,直接与NIN启动子结合,抑制其表达。CIP73 的 N 端对于抑制NIN表达至关重要,CIP73 会与NIN启动子上一段 31bp 的 CIP73 结合位点(CBS31,CIP73 binding site)相结合。重要的是,研究发现 CIP73 对NIN表达的抑制会对局部根瘤数量产生负面影响,而在cip73突变体中,NIN的异位表达会系统性地抑制根瘤器官发生。
该研究表明,CIP73 作为转录抑制因子直接结合NIN启动子,确保了NIN精确的时空表达,为调控根瘤器官发生提供了精细的调节机制。