硝酸塩および根茎統合の調節におけるメディカゴ・トランカチュラCLE34およびCLE35の特性評価

マメ科植物は、大気窒素（N2）を固定する土壌の根茎を固定する共生を形成し、N2固定を可能にする結節と呼ばれる新しい根器官をもたらします。結節は、統計の自己調節（AON）および硝酸依存性の結合の調節を通じて、宿主によって厳しく調節されるコストのかかるプロセスです。どちらの経路でも、マメ科植物固有のクラバタ/ESR関連（CLE）ペプチドが必要です。窒素誘発性結節抑制Cleペプチドは、根茎誘発MTCLE12およびMTCLE13のみが特徴付けられているメディケイゴの断層で以前に調査されていません。ここでは、結節制御における新規ペプチドMTCLE34およびMTCLE35について報告します。5つのマメ科植物種の結節抑制Cleペプチドは、配列相同性と系統発生に基づいて3つのクレードに分類されました。これにより、特定されたMTCLE34およびMTCLE35、およびPisum sativumの4つの新しいCleペプチドオーソログが近づきました。一方、mtcle12とmtcle13は根茎によって誘導されます、mtcle34とmtcle35は根茎と硝酸の両方に反応します。Mtcle34は、機能的なCLEドメインを欠く擬似遺伝子として特定されました。MTCLE35は、過剰発現分析を介してサンおよびRDN1依存的に統計を阻害することがわかった。一緒になって、我々の発見は、MTCLE12とMTCLE13がAONで特定の役割を持っていることを示していますが、MTCLE35は根茎と硝酸の両方に応じて結節数を調節します。MtCLE34はMTCLE35と同様の役割を持っている可能性がありますが、その機能は未熟なナンセンス変異により失われました。

Legumes form a symbiosis with atmospheric nitrogen (N2 )-fixing soil rhizobia, resulting in new root organs called nodules that enable N2 -fixation. Nodulation is a costly process that is tightly regulated by the host through autoregulation of nodulation (AON) and nitrate-dependent regulation of nodulation. Both pathways require legume-specific CLAVATA/ESR-related (CLE) peptides. Nitrogen-induced nodulation-suppressing CLE peptides have not previously been investigated in Medicago truncatula, for which only rhizobia-induced MtCLE12 and MtCLE13 have been characterised. Here, we report on novel peptides MtCLE34 and MtCLE35 in nodulation control. The nodulation-suppressing CLE peptides of five legume species were classified into three clades based on sequence homology and phylogeny. This approached identified MtCLE34 and MtCLE35 and four new CLE peptide orthologues of Pisum sativum. Whereas MtCLE12 and MtCLE13 are induced by rhizobia, MtCLE34 and MtCLE35 respond to both rhizobia and nitrate. MtCLE34 was identified as a pseudogene lacking a functional CLE-domain. MtCLE35 was found to inhibit nodulation in a SUNN- and RDN1-dependent manner via overexpression analysis. Together, our findings indicate that MtCLE12 and MtCLE13 have a specific role in AON, while MtCLE35 regulates nodule numbers in response to both rhizobia and nitrate. MtCLE34 likely had a similar role to MtCLE35, but its function was lost due to a premature nonsense mutation.