近日，北京农学院林木分子设计育种高精尖创新中心Ton Bisseling教授团队在Plant Physiology在线发表了“Plant-specific histone deacetylases are essential for early and late stages of Medicago nodule development”研究论文，解析了苜蓿组蛋白去乙酰酶（MtHDTs）在根瘤发育中的作用机制，并与该基因家族在根发育中的作用进行了对比，揭示了其在两种器官发生中具有不同的功能。

豆科植物与根瘤菌可以建立固氮根瘤共生关系。研究表明，根瘤与根结构非常相似，根发育过程中起作用的转录因子参与根瘤发育调控。与转录因子一样，染色质重塑因子是调节基因表达的关键因子。然而对于根系发育所必需的染色质重塑因子是否参与根瘤发育，其作用机制与根是否存在差异仍然未知。根据HDT基因家族主要通过调节赤霉素代谢参与根的形态建成等工作基础（Li et al., 2017, The Plant Cell），作者提出，通过验证并解析HDT在根瘤发育中的作用，以解答这一科学问题。

通过整合已有的转录组数据，结合RNA原位杂交及组化分析，发现苜蓿MtHDTs在根瘤原基中被诱导，其表达模式与细胞周期相关；在成熟的根瘤中MtHDTs表达于根瘤分生组织和根瘤菌侵染区，蛋白的表达定位与基因活化区域一致。

利用RNA干扰特异性降低MtHDTs在根瘤原基及成熟根瘤中的表达（MtHDTs RNAi），可阻断根瘤原基的发育，使绝大多数的根瘤原基停留在早期阶段。虽然少数成熟根瘤仍能形成，但其分生组织较小，同时根瘤菌对植物细胞的侵染明显减少。转录组分析表明，MtHDTs显著影响甲羟戊酸的代谢，尤其是其合成途径限速酶基因3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶α还原酶1（MtHMGR1）表达显著降低，但其表达模式并未受到影响。

MtHMGR1沉默产生的根瘤原基表型和MtHDTs沉默一致，表明在根瘤发育中HDT主要通过调节甲羟戊酸合成影响根瘤器官发生，这与HDT在根发育中调节赤霉素代谢的作用机制不同。通过进一步比较两种器官中受HDTs调节的基因的同源性发现，二者基本不存在重叠，也证明了这一结论。

北京农学院林木分子设计育种高精尖创新中心青年研究员李虎臣为论文第一作者，Ton Bisseling教授为通讯作者。植物科学技术学院曹庆芹教授也参与了该工作。本研究得到了国家重点研究开发计划等项目的资助。Ton Bisseling院士领衔的植物根系微生物研究团队致力于解析林木外生菌根、固氮根瘤的共生机制及进化，植物根系微生物功能性研究。期待有志之士加盟（caoqingqin@sina.com）。