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97.5.7 潘昶儒　李宗樺　周庭卲　吳以健

LysM domains mediate lipochitin–oligosaccharide recognition and Nfr genes extend the symbiotic host range. 97.5.7 潘昶儒　李宗樺　周庭卲　吳以健. 一、固氮作用：豆科植物與根瘤菌之間有一種共生關係，根瘤菌對豆科植物的感染可使豆科植物形成根瘤，從而產生固氮能力。. Introduction. 豆科作物 - 根瘤菌共生形成根瘤途徑. 二、專一性：能感染一種豆科植物並使之形成根瘤的根瘤菌，對其他豆科植物通常是不感染的。

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97.5.7 潘昶儒　李宗樺　周庭卲　吳以健

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Presentation Transcript

  1. LysM domains mediate lipochitin–oligosaccharide recognition and Nfr genes extend the symbiotic host range 97.5.7 潘昶儒　李宗樺　周庭卲　吳以健

  2. 一、固氮作用：豆科植物與根瘤菌之間有一種共生關係，根瘤菌對豆科植物的感染可使豆科植物形成根瘤，從而產生固氮能力。一、固氮作用：豆科植物與根瘤菌之間有一種共生關係，根瘤菌對豆科植物的感染可使豆科植物形成根瘤，從而產生固氮能力。 Introduction

  3. 豆科作物-根瘤菌共生形成根瘤途徑

  4. 二、專一性：能感染一種豆科植物並使之形成根瘤的根瘤菌，對其他豆科植物通常是不感染的。二、專一性：能感染一種豆科植物並使之形成根瘤的根瘤菌，對其他豆科植物通常是不感染的。 三、識別機制：豆科植物所產生的化學訊號lipochitin-oligosaccharied （一種識别作用的蛋白）能識别根瘤菌细胞壁的糖蛋白，從而決定是否與根瘤菌建立共生關係。如果豆科植物的識别蛋白能與根瘤菌細胞壁中的糖蛋白結合，則表明這種根瘤菌是“朋友”，可與之共生，反之則不然。

  5. 四、應用： 1.若是能夠破解豆科植物與根瘤菌的關係的“密碼”，就有可能利用基因工程技術把固氮範圍擴大到小麥、水稻等非豆科植物。 2.若是能清楚植物識别抵禦病原菌的機制，就可以減少農藥對作物和大自然的危害。

  6. Result

  7. Nodule development on LjNfr1 + LjNfr5 transformed M. truncatula roots

  8. Expression of nodulin genes in roots and nodules of transformed M. truncatula

  9. Rhizobium Infection Phenotypes on LjNfr1+LjNfr5-transformed M. truncatula roots

  10. L. filicaulis Host range extension in L. filicaulis L. japonicus LjNfr1 and LjNfr5 DZL Host ?

  11. Host range extension in L. filicaulis empty vector

  12. L. filicaulis Host range extension in L. filicaulis L. japonicus LjNfr1 and LjNfr5 DZL host

  13. The role of LysM domains in Nod-factor recognition L. japonicus L. filicaulis LjNFR1 and LjNFR5 LfNFR1 and LfNFR5 Non-nodulating Ljnfr1, Ljnfr5 and Ljnfr1Ljnfr5 NFRs

  14. The role of LysM domains in Nod-factor recognition

  15. Hybrid Nod-factor receptors L. filicaulisNFR5 L. filicaulisNFR1

  16. Hybrid Nod-factor receptors

  17. Gln30 Lys Lys118 Leu Lys230 Glu Hybrid Nod-factor receptors L. filicaulisNFR5

  18. Val57 Ile Leu171 Ile Arg192 Gln Hybrid Nod-factor receptors L. filicaulisNFR1

  19. Leu118 alanine Hybrid Nod-factor receptors L. filicaulisNFR5

  20. L. filicaulis Host range extension in L. filicaulis L. japonicus LjNfr1 and LjNfr5 Second LysM of NFR5 DZL host

  21. Homology model of the NER5 LysM2 domain DZL M. loti

  22. Discussion • 豆科植物根瘤形成的機制： 植物產生flavonoid ↓ 細菌接受後被吸引至植物根 ↓ 細菌產生lipochitin-oligosaccharides (Nod-factors) ↓ 植物之receptor (NFR1 or NFR5) 收到Nod-factors ↓ 植物根感染根瘤菌、形成內共生

  23. Discussion ‧感染、內共生取決於植物Nod-factor之receptor – NFR1 與 NFR5 ‧NFR1 與 NFR5 為 LjNFR1 與 LjNFR5 之轉譯產物 ‧LjNFR1與 LjNFR5在根瘤的形成扮演一重要角色

  24. Discussion • LjNFR5 較 LjNFR1具有更決定性的影響 • 菌種的不同亦會有所差異 – DZL 較 M. loti對 NFR5 的改變具有敏感性

  25. Discussion ‧在 Ljnfr5 中，LysM2 domain 扮演較為重要的角色 ‧ Ljnfr5 的LysM2 domain 在不同植物種之間的差異 – 演化上的意義(Madsen et al,2003) ‧ LysM1的重要性 – 根瘤之有或無 (Arrighi et al, 2006; Smit et al, 2007)

  26. Conclusion Nfr 基因之 LysM domain 在豆科植物根瘤的生理、形態、演化上皆扮演重要的角色

  27. Thank You

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