Genetic analysis of ethylene regulation of legume nodulation

Gresshoff, Peter M.; Lohar, D.; Chan, Ply; Biswas, Bandana; Jiang, Qunyi; Reid, Dugald; Ferguson, Brett J.; Stacey, Gary

doi:10.4161/psb.4.9.9395

Cited by 57 publications

(44 citation statements)

References 34 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…It controls plant development and growth by regulating the meristem activity and cell-wall structure (Vandenbussche et al 2012). Among these functions of ethylene is the regulation of 'Rhizobium'-induced nodulation in legumes (Gresshoff et al 2009), a process that is, in some way, similar to gall formation. Polyamines actively participate in cell division, cell specification, and transcriptional, translational, and post-translational regulation of genes, transcripts, and proteins (Tiburcio et al 2014).…”

Section: Metabolismmentioning

confidence: 99%

Plant development reprogramming by cynipid gall wasp: proteomic analysis

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

An insect-plant interaction induced gall formation is where gall wasps change the plant development towards formation of new units to shield and nourish the evolving larvae. The targets of the insect signals and the mechanism of gall development are unknown. To show the molecular pathways that are responsive to the gall wasp, the proteomic approach was used to compare the gall with non-gall plant tissues. We studied three oak gall species (Cynips quercusfolii, Cynips longiventris, and Neuroterus quercusbaccarum) and the host plant (Quercus robur). Among the 21 identified proteins, 18 increased and three decreased in abundance in gall tissue, in comparison to the leaf tissues. Ten proteins were C. quercusfolii responsive, two only with this gall inducer, while seven increased in abundance. Eleven proteins were C. longiventris responsive, and two only with this gall inducer. Sixteen proteins were associated with gall formation by the N. quercusbaccarum and, in this, eight only with this gall inducer. A similar effect on protein abundance occurred as galls in leaf veins (for five proteins). For leaf blades, such a relation was not found. The role of each protein is discussed according to its involvement in the gall formation. Moreover, S-adenosyl methionine synthase, flavone 3-hydroxylase, stress-and pathogenesis-related proteins, and gamma carbonic anhydrase are associated with developmental regulation of plant tissue into a gall.

show abstract

Section: Metabolismmentioning

confidence: 99%

Plant development reprogramming by cynipid gall wasp: proteomic analysis

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…This relationship results in the formation of novel root organs, called nodules, which are critical for establishing an environment suitable for symbiotic nitrogen fixation (for review, see Ferguson et al, 2010;Desbrosses and Stougaard, 2011;Ferguson, 2013). Nodule development is stringently controlled by internal plant mechanisms (for review, see Reid et al, 2011a) and can also be significantly affected by external factors, including nitrate and ethylene (Ferguson and Mathesius 2003;Gresshoff et al, 2009).…”

mentioning

confidence: 99%

Systemic Regulation of Soybean Nodulation by Acidic Growth Conditions

2012

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Mechanisms inhibiting legume nodulation by low soil pH, although highly prevalent and economically significant, are poorly understood. We addressed this in soybean (Glycine max) using a combination of physiological and genetic approaches. Split-root and grafting studies using an autoregulation-of-nodulation-deficient mutant line, altered in the autoregulation-of-nodulation receptor kinase GmNARK, determined that a systemic, shoot-controlled, and GmNARK-dependent mechanism was critical for facilitating the inhibitory effect. Acid inhibition was independent of aluminum ion concentration and occurred early in nodule development, between 12 and 96 h post inoculation with Bradyrhizobium japonicum. Biological effects were confirmed by measuring transcript numbers of known early nodulation genes. Transcripts decreased on both sides of split-root systems, where only one side was subjected to low-pH conditions. Our findings enhance the present understanding of the innate mechanisms regulating legume nodulation control under acidic conditions, which could benefit future attempts in agriculture to improve nodule development and biological nitrogen fixation in acid-stressed soils.

show abstract

“…Цитокинин играет роль од-ного из главных позитивных регуляторов БРС (Murray et al, 2007;Tirichine et al, 2007) и АМ (Barker, Tagu, 2000). Этилен, являющийся универсальной сигнальной молекулой, запускающей защитные реакции растения в ответ на стрессовые условия, в том числе патогены (Bleecker, Kende, 2000), напротив, играет роль нега-тивного регулятора в формировании БРС (Gresshoff et al, 2009), АМ (Geil et al, 2001) и при взаимодействии с PGPB (Vallad, Goodman, 2004).Таким образом, несмотря на значительные различия в таксономии, специфичности, морфологии, а также раз-ные механизмы положительного влияния микросимбион-тов на рост растений, существуют общие биологические основы формирования и функционирования симбиозов бобовых. Наиболее выраженное сходство выявляется при сравнении развития БРС и АМ -на этапах узна-вания (Nod-и Myc-факторы), колонизации (пре-инфек-ционная нить и аппарат, предшествующий проникнове-нию), формирования симбиотических компартментов (инфекционная нить и внутрикорневой мицелий, ПБМ и ПАМ), локальных защитных реакциях, их интенсивности и принципе системной регуляции.…”

unclassified

“…Нарушение системной авторегуляции приводит к образованию избыточного количества сим-биотических структур как при БРС (Caetano-Anolles, Gresshoff, 1991;Krusell et al, 2002;Gresshoff et al, 2009), так и при развитии АМ (Morandi et al, 2000).…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

Multi-component symbiosis of Legumes with beneficial soil microbes: genetic and evolutionary basis of application in sustainable crop production

Shtark

Юрьевна²,

Borisov

et al. 2011

Ecological genetics

View full text Add to dashboard Cite

СПИСОК СОКРАЩЕНИйППМ -полезные почвенные микроорганизмы АМ -арбускулярная микориза БРС -бобово-ризобиальный симбиоз PGPB (от англ. «plant growth-promoting bacteria») -бактерии, стиму-лирующие рост растений) ПБМ -перибактероидная мембрана ПАМ -периарбускулярная мембрана CSP (от англ. «common symbiotic pathway») -общий симбиотический путь МКС -многокомпонентный симбиоз At, Cg, Lj, Mt, Os, Ps перед генетическими символами указывает вид растения: At -Arabidopsis thaliana, Cg -Casuarina glauca, Lj -Lotus japonicus, Mt -Medicago truncatula, Os -Oryza sativa, Ps -Pisum sativum. ВВЕДЕНИЕВ современной концепции земледелия бобовые культуры, сем. Бобовые (Leguminosae, или Fabaceae), являются ключевым компонентом технологий производства сельскохозяйственной продукции растениеводства (Graham, Vance, 2003; http://www.grainlegumes.com/aep/). Бобовые способны к об-разованию, по крайней мере, двух типов мутуалистических (взаимовыгодных) эндосимбиозов: арбускулярной микоризы (АМ) с грибами Glomeromycota (Schüßler et al., 2001) и бобово-ризобиального симбиоза (БРС) с клубень-ковыми бактериями различных филогенетически удаленных друг от друга таксонов (Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium и многими другими) (Sprent, 2001;Balachandar et al., 2007), объединяемых под названием ризо-бии. Оба симбиоза характеризуются формированием специализированных симбиотических структур, компартментов, высокой степенью генетической и метаболической интеграции партнеров, и в значительной степени контро-лируются растением (Provorov et al., 2010).Симбиотические взаимодействия с грибами АМ, к которым способно боль-шинство видов наземных растений (80-90 %), улучшают водный статус и мине-ральное питание растения необходимыми элементами, прежде всего фосфором и азотом, повышают устойчивость растений к фитопатогенам и абиотическим стрес-сам. Важными экологическими функциями грибов АМ являются объединение рас-тений различных видов в фитоценозах посредством единой гифальной сети и учас-тие в формировании структуры почвы (Smith, Read, 2008; Koltai, Kapulnik, 2010).Особенностью БРС является высокая специфичность, проявляющаяся в том, что определенные виды/штаммы (или группы) клубеньковых бакте-рий образуют совместимые пары лишь с определенными родами/видами/ Всероссийский научно-иссле-довательский институт сельско-хозяйственной микробиологии РАСХН, Санкт-Петербург бобовые растения обладают г енетической системой, обеспечивающей взаимодействие с различными полезными (для растений) почвенными микроорганизмами (ппМ). эта система сформировалась на основе генетических механизмов, возникших в ходе коэволюции растений с грибами арбускулярной микоризы (аМ) и обеспечивших преадаптацию к дальнейшей эволюции взаимодействия с ппМ. предложена концепция использования ппМ в адаптивном растениеводстве, предполагающая создание многокомпонентных растительно-микробных сообществ на основе сортов бобовых с высоким потенциалом взаимодействия с ппМ. ключевые слова `: Бобовые (Leguminosae, или Fabaceae); мутуалистический симбиоз; Glomeromycota; арбускулярная микориза; клубеньковые ...

show abstract

Genetic analysis of ethylene regulation of legume nodulation

Cited by 57 publications

References 34 publications

Plant development reprogramming by cynipid gall wasp: proteomic analysis

Plant development reprogramming by cynipid gall wasp: proteomic analysis

Systemic Regulation of Soybean Nodulation by Acidic Growth Conditions

Multi-component symbiosis of Legumes with beneficial soil microbes: genetic and evolutionary basis of application in sustainable crop production

Contact Info

Product

Resources

About