大豆PIN-Like(PILS)基因家族的鉴定、表达分析及在根瘤共生固氮过程中的功能

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作   者：

董衍坤;  黄定全;  高震;  陈栩; 

作者机构：

福建农林大学资源与环境学院;  福建农林大学海峡联合研究院园艺植物生物学及代谢组学研究中心; 

关键词：

大豆;  PIN-Like(PILS)基因家族;  根瘤;  共生固氮; 

期刊名称：

作物学报

i s s n：

0496-3490

年卷期：

2022 年 48 卷 002 期

页   码：

353-366

摘   要：

植物激素生长素在植物的生长发育过程中发挥了至关重要的作用,它的稳态和浓度梯度建立控制了几乎所有器官的极性建成.生长素在特定细胞中合成、运输、感知以及代谢降解建立了符合器官发育的生长素浓度梯度.在豆科植物中,根与土壤微生物互作形成了根瘤这一特殊的器官,进行生物固氮.然而,生长素稳态控制生物固氮的功能还未知.拟南芥中的研究表明,PIN-Like(PILS)蛋白协助调节的细胞内生长素稳态,并介导下游细胞核内的生长素信号传递.本研究以大豆作为研究模型,在大豆基因组中鉴定获得19个PILS家族基因(GmPILS),不均匀分布于大豆10条染色体上.GmPILS在大豆9种组织部位中表现出多种表达模式,且具有明显的组织表达特异性.GmPILS1e和GmPILS1f在根瘤菌体区域富集表达,使用人工微RNA沉默(artificial microRNA interference,amiRNAi)下调GmPILS1e和GmPILS1f在根瘤的表达,导致根瘤的固氮酶活性上升,而过量表达GmPILS1f导致根瘤的固氮酶活性下降,因此GmPILS1e和GmPILS1f可能参与大豆固氮酶活性的调节.这些结果为进一步解析大豆GmPILS家族基因的功能和作用机制奠定了基础,同时也为结瘤固氮在农业育种中的应用提供了有价值的基因资源.