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Current Opinion in Plant Biology |豆科根瘤器官发育的综述

来源：花匠小妙招时间：2025-07-19 13:06

综述.

Review

氮素是植物生长发育所需的大量营养元素，也是作物产量的主要限制因素之一。尽管氮元素在大气中含量丰富，但是不能直接被植物吸收利用，而豆科植物可以通过与根瘤菌共生将氮气转化为植物可直接利用的含氮化合物。根瘤作为共生固氮的场所，为根瘤菌提供固氮的微环境和能量。因此，根瘤器官的发育调控机制是共生固氮研究中最重要的科学问题之一。

2023年10月18日，国际著名综述期刊Current Opinion in Plant Biology在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心谢芳研究组撰写的题为“Cellular and molecular basis of symbiotic nodule development”的综述论文。该综述系统总结了当前对豆科植物根瘤器官发育的研究进展以及分子调控机制。根瘤器官的形成涉及两个关键过程：根瘤的起始和根瘤的发育。本综述系统总结了在根瘤起始阶段结瘤因子信号组分如何起始根瘤器官以及能够引起自发结瘤的突变体。进一步，本文详细论述了植物激素细胞分裂素通过激活核心转录因子调控根瘤原基阶段的细胞分裂。最后，总结了根瘤的后期发育阶段包括分生组织的建立与维持、侵染和固氮细胞的形成以及根瘤维管组织发生的分子调控机制。在未来展望部分提出了豆科植物根瘤器官发育研究领域面临的挑战，展望了新一代空间转录组技术在解析根瘤器官细胞和分子调控机制中的应用潜力。为提高农业系统的固氮效率和增加我们对植物-微生物互作的认识提供理论基础。

图1 结瘤因子和细胞分裂素信号激活根瘤器官的形成

图2 不定型根瘤的发育调控模块

中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后罗振鹏和刘海月为论文的共同第一作者，谢芳研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然基金项目的资助。

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