近日,東北農業大學農學院陳慶山教授團隊辛大偉、王錦輝課題組在《Plant Communications》期刊上發表題為“The soybean GTPase RAC1 interacts with the rhizobial effector NopC to promote root nodulation and increase yield”的研究成果。東北農業大學王錦輝副教授、辛大偉教授、陳慶山教授、武小霞教授以及法國巴黎薩克雷大學的Pascal Ratet教授為該論文的通訊作者;東北農業大學農學院博士生馬超、副教授楊明亮以及博士生董旭倫為論文的共同第一作者。
研究團隊以廣宿主型大豆根瘤菌Sinorhizobium fredii HH103為研究對象,聚焦其III型分泌系統效應蛋白NopC的共生功能。研究發現,NopC通過與大豆ROP/RAC家族GTP酶GmRAC1直接互作,激活關鍵共生基因GmNIN2a/2b與GmENOD40的表達,從而促進根瘤菌侵染、侵染線延伸與根瘤原基形成。進一步研究發現,GmRAC1啟動子區域的自然變異顯著影響其表達水平及與NopC協同促進共生的效率,其中高表達單倍型在育種過程中已被人工選擇保留。尤為重要的是,該研究從“基礎機制—自然變異—育種應用”全鏈條闡釋了GmRAC1的生物學價值與育種潛力:過量表達GmRAC1或利用其優良單倍型,不僅能顯著提高結瘤效率,還可協同增加植株株高、百粒重及單產,展現出一因多效的農藝性狀調控功能。
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