根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制培訓(xùn)課件

根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制1.相關(guān)概念1.1根瘤菌(Rhizobia)：是一類廣泛分布于土壤中的革蘭氏陰性細(xì)菌，它可以侵染豆科植物根部形成根瘤，固定空氣中的分子態(tài)氮形成氨，為植物提供氮素營養(yǎng)。2根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制1.2根瘤菌的分類：表1根瘤菌分類系統(tǒng)Table1FredRhizobiumclassificationsystem種名

寄主植物的屬名苜蓿根瘤菌(R.meliloti)

菖蓿屬(Medicago)

胡蘆巴屬(Trigonella)三葉草根瘤(R.trifolii)車軸草屬(Tri如lium)豌豆根瘤菌(R.leguminasarum)

豌豆屬(Pisum)野豌豆屬(Vicia)

香豌豆屬(Lathyrus)兵豆屬(Lens)菜豆根瘤菌(R.phasoli)

菜豆屬(Phaseolus)羽扇豆根瘤菌(R.lupini)

羽扇豆屬(Lupinus)1932年，F(xiàn)red等人首次提出了根瘤茵分類系統(tǒng)，他們根據(jù)互接種族的關(guān)系，將全部根瘤菌定義為1屬5種。

根瘤菌的早期分類一直是以互接種族(cross-in-oculationgroup)為主要依據(jù)的。3根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

Jordan在1984年出版的《伯杰系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊》(第一卷)中，總結(jié)了前人數(shù)值分類、DNA堿基組成、DNA同源性、血清血分析、胞外多糖成份分析、全細(xì)胞可溶性蛋白電泳和rRNA-DNA雜交等大量研究結(jié)果，對根瘤菌科分類系統(tǒng)進(jìn)行了修訂。4根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制隨著原核生物分類技術(shù)的改進(jìn)和根瘤菌研究工作的深入，對根瘤菌系統(tǒng)發(fā)育的研究也隨著根瘤菌分類系統(tǒng)的不斷補(bǔ)充與完善而得以系統(tǒng)化、科學(xué)化。其后又發(fā)現(xiàn)了許多新種，并確定了其分類地位，目前，根瘤菌科已發(fā)展到7屬36種。5根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制1.3共生關(guān)系(Symbiosis)：

根瘤菌與相應(yīng)的豆科植物及少數(shù)非豆科植物根系共生形成根瘤，能將空氣中的分子態(tài)氮還原為植物可利用的氨，對自然界的氮素循環(huán)起著十分重要的作用，豆科植物為根瘤菌提供生長繁殖所需的能量和營養(yǎng)物質(zhì)。根瘤菌感染豆科植物形成根瘤共生體，是由根瘤菌和寄主植物2方面的遺傳因素所決定，根瘤菌具備實(shí)現(xiàn)固氮功能的全部遺傳因子，寄主植物提供固氮作用所需的條件。

指一個以上的有機(jī)體，雙方建立互利共存或一方有利對方無害地生活在一起的一種關(guān)系，生物之間共生關(guān)系有利于共生體對外界自然環(huán)境的生存適應(yīng)。6根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制2.參與共生固氮的物質(zhì)基礎(chǔ)

從生物化學(xué)和分子生物學(xué)角度來看，豆科植物一根瘤茵的相互識別屬親和性(陰性)識別系統(tǒng)，吸附的專化性取決于分子識別，參與分子識別的物質(zhì)包括豆科植物凝集素(lectin)、類黃酮和根瘤菌表面多糖，并將它們分別稱為植物識別子(cognor)與細(xì)菌識別子(cognon)。分子識別即植物識別子與細(xì)菌識別子間結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的特異結(jié)合。7根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制2.1豆科植物凝集素作為媒介聯(lián)結(jié)菌體和根毛細(xì)胞；對糖殘基結(jié)合的特異性使吸附具有?；裕慌c細(xì)菌的cognon結(jié)構(gòu)互補(bǔ)、相互聯(lián)結(jié)。

豆科植物的凝集素是其分泌的一種糖蛋白，它在吸附中有3種功能：8根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制2.2類黃酮類黃酮屬于植物次生物質(zhì)，不直接參與豆科植物—根瘤菌分子識別反應(yīng)。已有研究證實(shí)類黃酮能專一地誘導(dǎo)nod基因的表達(dá)，從而刺激NodRm因子的產(chǎn)生。

TonVanBrussel等認(rèn)為nod基因的誘導(dǎo)物是nod基因本身，并發(fā)現(xiàn)豌豆根瘤菌胞外多糖能誘導(dǎo)8種新的誘導(dǎo)nod基因表達(dá)的類黃酮產(chǎn)生，這種受根瘤菌誘導(dǎo)而新合成的類黃酮又通過誘導(dǎo)nod基因的表達(dá)而控制根瘤菌表面多糖的產(chǎn)生，這樣識別信號不斷放大。9根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制2.3根瘤菌表面多糖根瘤菌表面具有與凝集素有特異結(jié)合能力的多糖，包括胞外多糖、莢膜多糖和脂多糖：EPS是根瘤菌分泌到細(xì)胞之外的多糖，CPS存在于根瘤菌的莢膜中，LPS是細(xì)胞壁成分。

EPS或CPS本身是一種可以與相應(yīng)植物凝集素特異結(jié)合的半抗原，而LPS作為cognon時必須是完全型的，即含O一抗原；O一抗原中的糖組分有細(xì)菌種的特異性，使LPS在作為cognon起作用時表現(xiàn)出?；?。sander等(1978)從豌豆根瘤菌和寄主共生的相互作用中，證實(shí)了豌豆根瘤菌莢膜多糖和胞外多糖的重要性，他們指出豌豆根瘤菌的突變株由于不能合成正常量的胞外多糖，以致不能使豌豆植物結(jié)瘤。

根瘤菌的cognon依互作體系的不同而不同，是3種多糖中的1、2或3種，它們調(diào)節(jié)不同類型的吸附，并非同時參與作用。10根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制3.與共生固氮相關(guān)的基因3.1與共生固氮有關(guān)的根瘤菌基因

在豆科植物－根瘤菌共生固氮體系中，參與根瘤發(fā)育的根瘤菌基因可分為3類：第1類是結(jié)瘤基因(nod,nol,noe)；第2類是與細(xì)菌細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)有關(guān)的基因(exs,lps,ndv)；第3類是固氮基因(nif,fix)。結(jié)瘤基因

主要功能是共生關(guān)系早期過程中信號分子的形成與交換。它們位于根瘤菌的共生質(zhì)粒(symplasmid)上，包括3組：調(diào)節(jié)基因(nodD)，共同結(jié)瘤基因(nodABCIJ)和宿主專一性基因（又叫基因hsn），如nodH。11根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制①調(diào)節(jié)基因nodD

存在于所有根瘤菌中，一般是組成型表達(dá)。其產(chǎn)物可激活其它nod基因的表達(dá)，但它的激活又受到宿主植物專一的黃酮類物質(zhì)的調(diào)節(jié)。原因是，nod蛋白在類黃酮的存在下能夠和nodD基因啟動子中的30~60bp長的高度保守的核苷酸序列，即nodbox結(jié)合。所以一般認(rèn)為，nodD是一轉(zhuǎn)錄結(jié)合物，調(diào)節(jié)其它nod基因的表達(dá)。②共同結(jié)瘤基因nodABCIJ

存在于所有根瘤菌中，具有較高同源性，并且在功能上是互補(bǔ)的，它對豆科植物根毛卷曲和皮層細(xì)胞分裂是必須的。③宿主專一性基因

控制根瘤菌的宿主范圍。目前，已克隆的結(jié)瘤基因約有50多個。12根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

根瘤菌的結(jié)瘤基因表達(dá)后，將合成并分泌一類脂寡糖化合物，即結(jié)瘤因子，作為根瘤菌返還給宿主植物的信號分子。與根瘤菌細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)有關(guān)的基因

研究表明，所有根瘤菌分泌的結(jié)瘤因子都具有相似的骨架結(jié)構(gòu)：一個由3~5個N－乙酰氨基葡糖組成的糖骨架和在還原糖末端C2上連的一條脂肪酸鏈構(gòu)成。但不同根瘤菌來源的結(jié)瘤因子在側(cè)鏈上羥基的取代基團(tuán)、脂肪酰鏈的長度和不飽和方面表現(xiàn)出較大的差異，而這些結(jié)構(gòu)的差異是與根瘤菌的宿主范圍緊密相關(guān)的。

與根瘤菌細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)有關(guān)的基因，即與胞外多糖(EPS)、脂多糖(LPS)和中性葡聚糖合成有關(guān)的基因，分別稱exs,lps和ndv基因。它們對建立共生固氮關(guān)系是很重要的，這類基因突變，導(dǎo)致不能形成侵入線或形成空瘤。13根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制固氮基因

固氮基因可分為固氮酶基因（nif基因）和共生固氮基因（fix基因）。

nif基因是固氮微生物所共有的，有高度的保守性，它與肺炎克氏桿菌(K.Pneumonic)有同源性的固氮酶結(jié)構(gòu)或調(diào)節(jié)基因。其中，nifA是轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)基因，它對其它nif基因和某些基因進(jìn)行正調(diào)控；nifDH是固氮酶的結(jié)構(gòu)基因；nifL是負(fù)調(diào)節(jié)基因。fix基因是只在根瘤菌中發(fā)現(xiàn)的、控制共生固氮作用的基因，其中fixABC在電子傳遞中可能具有作用；已報導(dǎo)fixC對膜嵌入有一個信號序列；fixLJ對nifA基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)。14根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制4.共生固氮過程

豆科植物－根瘤菌相互識別屬親和性(陰性)識別系統(tǒng)，它們之間相互作用形成根瘤的過程可分為5個階段：（1）根瘤菌趨化性地接近根毛細(xì)胞，并在植物根際繁殖，即根際的

殖民化；（2）根毛細(xì)胞變形彎曲；（3）細(xì)菌誘導(dǎo)根毛細(xì)胞形成一種管狀結(jié)構(gòu)—侵染線；（4）根皮層細(xì)胞分裂形成根瘤原基；（5）根瘤原基分化形成各種根瘤組織，最后形成成熟的固氮根瘤。16根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

當(dāng)豆科植物在幼苗期，土壤中的根瘤菌便被其根毛分泌的有機(jī)物吸引而聚集在根毛的周圍，并大量繁殖。同時產(chǎn)生一定的分泌物，這些分泌物刺激根毛，使其先端卷曲和膨脹，同時，在根菌瘤分泌的纖維素酶的作用下，根毛細(xì)胞壁發(fā)生內(nèi)陷溶解，隨即根瘤菌由此侵入根毛。在根毛內(nèi)，根瘤菌分裂滋生，聚集成帶，外面被一層粘液所包，形成為感染絲，并逐漸向根的中軸延伸。同時，在根瘤菌的刺繳下，根細(xì)胞相應(yīng)地分泌出一種纖維素，包圍于感染絲之外，形成了具有纖維素鞘的內(nèi)生管，又稱侵入線。根瘤菌順侵入線進(jìn)入幼根的皮層中。

在皮層內(nèi)，根瘤菌迅速分裂繁殖，皮層細(xì)胞受到根瘤菌侵入的刺繳，也迅速分裂，產(chǎn)生大量的新細(xì)胞。致使皮層出現(xiàn)局部的膨大。這種膨大的部分，包圍著聚生根瘤菌的薄壁組織，從而形成了外向突出生長的根瘤。

之后，含有根瘤菌的薄壁細(xì)胞的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)逐漸被根瘤菌所破壞而消失，根瘤菌相應(yīng)地轉(zhuǎn)為擬菌體(bacterioid)。具體過程：17根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

主根瘤菌剛剛進(jìn)入豆科植物根部的時候，并不能固氮，只能發(fā)展到擬菌體階段，才能進(jìn)行固氮作用。

在根瘤內(nèi)，根瘤菌從豆科植物根的皮層細(xì)胞中吸取碳水化合物、礦質(zhì)鹽類及水分。以進(jìn)行生長和繁殖。同時它們又把空氣中游離的氮通過固氮作用固定下來，轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锼芾玫暮衔?，供植物生活所需。這樣，根瘤菌與根便構(gòu)成了互相依賴的共生關(guān)系。18根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制（1）根際的殖民化根瘤菌對豆科植物根際的殖民化是由細(xì)菌的趨化性和根分泌物刺激根瘤菌生長的潛力來決定的，關(guān)于趨化性的信號機(jī)理還不清楚。選擇吸附學(xué)說認(rèn)為，根瘤菌對豆科寄主植物與非寄主植物根毛吸附的選擇性，是致瘤?；缘闹匾?，一種根瘤菌或其特定菌系（菌株）只能特異性地侵染其來源寄主和少數(shù)其他寄主并誘發(fā)根瘤。5.共生固氮各階段的信息傳遞和基因表達(dá)19根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制（2）根毛細(xì)胞變形和卷曲

有兩種mRNA體外翻譯蛋白：RH-42和RH-44只在接種后的根毛細(xì)胞中得到增強(qiáng)，這兩種蛋白質(zhì)可能和根毛變形與卷曲有關(guān)，而根瘤菌能促進(jìn)根毛細(xì)胞發(fā)育。RH-42基因的誘導(dǎo)表達(dá)和RH-44基因表達(dá)的增強(qiáng)需要nod基因產(chǎn)物的存在。

分離純化的結(jié)瘤因子在高于1nmol/L的濃度可以誘導(dǎo)其宿主植物根毛變形。研究表明，結(jié)瘤因子的脂肪酸鏈?zhǔn)瞧湔T導(dǎo)根毛變形所必需的，而脂肪酸鏈的結(jié)構(gòu)相對來說不是很重要。

對根毛變形和卷曲有關(guān)的基因表達(dá)的研究主要是，通過比較接種野生型根瘤菌和nodABC突變體的，或者未接種的根毛細(xì)胞mRNA的體外翻譯蛋白圖譜的差異來完成的。20根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制（3）侵染和侵染線的形成

隨著侵染線向根毛基部生長，在被侵染部位高度液泡化的根皮層細(xì)胞被激活，這些活化的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞質(zhì)重排，形成橫跨中央大液泡的輻射狀胞質(zhì)橋，這種胞質(zhì)橋被認(rèn)為是“為侵染線通過作準(zhǔn)備”，因而被稱為前侵染線。

侵染線,即在根毛卷曲部位植物細(xì)胞壁局部水解，細(xì)胞質(zhì)膜向內(nèi)生長，同時新的細(xì)胞壁物質(zhì)沉積在內(nèi)陷的質(zhì)膜處，形成一種管狀結(jié)構(gòu)。細(xì)菌就是通過侵染線傳遞到根內(nèi)皮層的植物細(xì)胞中去的。21根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

RNA原位雜交研究表明，PsENOD12基因特異地在根瘤菌接種后的根毛細(xì)胞和含侵染線的根皮層細(xì)胞中表達(dá)，而PsENOD5基因只在侵染線前部的皮層細(xì)胞中表達(dá)。ENOD12和ENOD5編碼的多肽都含有較高的脯氨酸。

ENOD12多肽的大部分是由重復(fù)的Pro-Pro-Gln-Lys-Glu和Pro-Pro-His-Lys-Lys2種五肽單位組成，在該蛋白的N-端有一個可能的信號肽。這些特征表明，ENOD12多肽很可能是富含（羥）脯氨酸的細(xì)胞壁蛋白，因此很可能是侵染線和為侵染線形成作準(zhǔn)備的細(xì)胞壁組成部分。

ENOD5蛋白在其N-端也有潛在的信號肽，它除了富含脯氨酸外，還含有較高的丙氨酸、甘氨酸和絲氨酸。這表明，ENOD5蛋白可能是一種類似阿拉伯半乳聚糖蛋白的蛋白質(zhì)，因而ENOD5可能是侵染線壁或膜的組成部分。分離純化的結(jié)瘤因子能誘導(dǎo)與侵染有關(guān)的結(jié)瘤素基因ENOD12和ENOD5，但不能誘導(dǎo)侵染線形成。22根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

對根瘤菌的誘變研究證明，細(xì)菌表面物質(zhì)在侵染過程中起重要作用。

與EPS,LPS和葡聚糖合成有關(guān)的突變體一般不能有效地侵染植物細(xì)胞，如純化的EPS可以與三葉草根瘤菌EPS突變體互補(bǔ)，使該突變體獲得形成固氮根瘤的能力。缺少O-抗原的豌豆根瘤菌LPS突變體在箭舌豌豆上形成小的無效根瘤，而且細(xì)菌不能從侵染線中釋放到植物細(xì)胞中去，說明含O-抗原的LPS對細(xì)菌的釋放是非常重要的。

不能分泌環(huán)化葡聚糖的豌豆根瘤菌突變體誘導(dǎo)植物形成小的根瘤，在這種根瘤中只有少量侵染細(xì)胞，而且與植物防衛(wèi)反應(yīng)有關(guān)的基因—苯基苯乙烯酮合酶(CHS)基因在侵染細(xì)胞周圍的細(xì)胞中表達(dá)了。由此證明：環(huán)化葡聚糖在避免植物的防衛(wèi)反應(yīng)中起作用。另外，環(huán)化葡聚糖也與細(xì)菌的滲透適應(yīng)有關(guān)，說明它在為細(xì)菌創(chuàng)造適當(dāng)生長環(huán)境中起一定作用。23根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制（4）根瘤原基和分生組織的形成

在根瘤菌侵染根毛細(xì)胞的同時，根皮層細(xì)胞也被激活并開始細(xì)胞分裂。哪些皮層細(xì)胞分裂，以及形成什么樣的根瘤是由宿主植物決定的，而不是由根瘤菌決定的。根內(nèi)皮層細(xì)胞分裂構(gòu)成根瘤原基，根外皮層細(xì)胞被激活形成前侵染線結(jié)構(gòu)。侵染線通過前侵染線向根瘤原基生長并分叉，根瘤原基基部的細(xì)胞首先被侵染。而在根瘤原基頂端的細(xì)胞則很小，并富含細(xì)胞質(zhì)，構(gòu)成頂端分生組織。

在根皮層細(xì)胞分裂形成根瘤原基時，一些植物基因得到特異性表達(dá)，如早期結(jié)瘤基因ENOD12、ENOD40。PsENOD12不僅在含侵染線的細(xì)胞中表達(dá)，而且也在根瘤原基細(xì)胞中表達(dá)。PsENOD40的表達(dá)模式和PsENOD12相似。這2個基因都不在分生組織中表達(dá)，所以它們可以作為分子標(biāo)記來區(qū)別根瘤原基和分生組織。除了在根瘤原基的誘導(dǎo)表達(dá)外，PsENOD40也在面對根瘤原基的根中柱鞘細(xì)胞中表達(dá)，因此該基因有可能控制中柱和根皮層之間的物質(zhì)運(yùn)輸和信息傳遞。結(jié)瘤因子能夠誘導(dǎo)根內(nèi)皮層，特別是對著原生木質(zhì)部的部分，形成根瘤原基。早期結(jié)瘤素基因PsENOD12和PsENOD5的表達(dá)模式與結(jié)瘤因子誘導(dǎo)根瘤原基的形成是一樣的。因此，結(jié)瘤因子可能是根瘤原基形成和早期結(jié)瘤素基因表達(dá)所需的唯一的細(xì)菌信號分子。24根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制（5）根瘤發(fā)育

在根瘤的生活周期中，分生組織連續(xù)不斷地向基部分化形成中央組織和外周組織。中央組織是被根瘤菌侵染的組織，而外周組織不是。它包括根瘤皮層、內(nèi)皮層和根瘤薄壁組織，后者是根瘤維管束存在的地方。?中央組織

分生組織不斷地分化形成根瘤組織，其結(jié)果是中央組織含有處于不同發(fā)育時期的細(xì)胞。據(jù)此可將其分為5個區(qū)段，即頂端分生組織、固氮前區(qū)、間隔區(qū)、固氮區(qū)和衰老區(qū)。目前為止，分離到的結(jié)瘤素基因沒有一個只在根瘤頂端分生組織中特異表達(dá)。CHS基因只在根瘤分生組織頂端的一至二層細(xì)胞及其附近的根瘤皮層細(xì)胞中表達(dá)，因此CHS的表達(dá)標(biāo)明了分生組織的上限。PsENOD12只在固氮前區(qū)的上部表達(dá)（第1層細(xì)胞即達(dá)到最高水平），這表明在分生組織和固氮前區(qū)之間可以作明確的區(qū)分，并可作為分生組織的下限。25根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

而PsENOD5在所有固氮前區(qū)的侵染細(xì)胞中表達(dá)，且在該區(qū)的基部達(dá)到最高。而PsENOD40則在整個固氮前區(qū)具有相同的表達(dá)水平。在從固氮前區(qū)向間隔區(qū)過渡時，以上3個結(jié)瘤素基因的表達(dá)水平突然降低。

在固氮前區(qū)的上部，根瘤菌nod基因表達(dá)了，而在其基部不表達(dá)。這表明，nod基因在侵染線或剛釋放的根瘤菌中是表達(dá)了的，進(jìn)而結(jié)瘤因子可能是在根瘤的該區(qū)合成的。免疫細(xì)胞化學(xué)研究證明，該基因編碼的蛋白主要存在于侵染線中和剛釋放的根瘤菌外膜上，而在固氮根瘤菌中則不存在。

有幾個結(jié)瘤素基因的表達(dá)開始于固氮前區(qū)的基部而持續(xù)到固氮區(qū)，比如PsENOD3、PsENOD14和豆紅蛋白基因Lb。PsENOD3和PsENOD14的表達(dá)始于固氮前區(qū)的上部，在間隔區(qū)達(dá)到最高水平，而在間隔區(qū)向固氮區(qū)過渡時表達(dá)開始下降。Lb基因在固氮前區(qū)的基部開始表達(dá)，在間隔區(qū)開始時達(dá)到最高水平，而且在整個固氮區(qū)保持這一水平。26根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

固氮前區(qū)向間隔區(qū)的過渡是以淀粉積累的開始與根瘤菌基因ropA和幾個結(jié)瘤素基因表達(dá)的急驟下降，及幾個晚期結(jié)瘤素基因PsENOD6和根瘤菌基因nifH開始表達(dá)為標(biāo)志的。PsENOD6和nifH的表達(dá)始于間隔區(qū)的第1層細(xì)胞，并且一開始就達(dá)到最高水平。

盡管已研究過的基因沒有一個是特異地在從間隔區(qū)向固氮區(qū)過渡時表達(dá)，但PsENOD3/14mRNA濃度在這時降低。結(jié)瘤素基因，如PsENOD6、Lb、根瘤菌基因nifH都在固氮區(qū)表達(dá)了。

對根瘤衰老機(jī)理的分子研究還很不深入，但可能在其他衰老植物器官中表達(dá)的基因（如編碼水解酶的基因）極可能也在根瘤衰老過程中表達(dá)。?外周組織

大部分結(jié)瘤素基因是在根瘤中央組織中表達(dá)的，只有2個早期結(jié)瘤素基因，即ENOD2和ENOD40在外周組織中表達(dá)，其中ENOD2特異地在根瘤薄壁組織中表達(dá)。27根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制6.存在問題及展望6.1結(jié)瘤因子作用機(jī)理

根瘤菌產(chǎn)生的結(jié)瘤因子被認(rèn)為是一類新型的植物生長調(diào)節(jié)因子，無論是其粗提物還是純化的組分都具有較為廣泛的生物學(xué)功能：（1）能誘導(dǎo)根毛變形、分支、卷曲；（2）抑制根的生長，形成粗短根；（3）誘導(dǎo)侵染線形成；（4）苜蓿、豌豆的根瘤菌結(jié)瘤因子NodRm,NodR1能誘導(dǎo)根部內(nèi)皮層細(xì)胞分

裂和形成根瘤原基，純化的NodRm還能繼續(xù)誘導(dǎo)到形成根瘤，而且在結(jié)

構(gòu)上與菌體感染形成的根瘤相同；（5）增加根系分泌物濃度水平；（6）誘導(dǎo)植物早期結(jié)瘤素基因表達(dá)，包括ENOD5和ENOD12。28根瘤菌和植物(豆科)之間的相互作用分子機(jī)制

由此可見，結(jié)瘤因子的生物學(xué)功能大致上涉及了根瘤菌正常侵染過程的各個階段，但其具體作用機(jī)理卻不很清楚。

有人認(rèn)為，豆科植物存在可識別不同結(jié)瘤因子的專一性受體，但尚缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。新近的研究結(jié)果證明：結(jié)瘤因子大分子骨架上的不同側(cè)鏈基團(tuán)是決定細(xì)菌與宿主植物間相互識別的關(guān)鍵因素，根瘤菌細(xì)胞中一系列結(jié)瘤基因編碼能夠合成Lipochitooligosacc