Published September 2022 | Version v1
Journal article

A newly evolved chimeric lysin motif receptor‐like kinase in Medicago truncatula spp. tricycla R108 extends its Rhizobia symbiotic partnership

Others:
Laboratoire des Interactions Plantes Microbes Environnement (LIPME) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)
Plateforme TRI FR-AIB ; Fédération de Recherche Agrobiosciences, Interactions et Biodiversité (FR AIB) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Réseau Imagerie-Genotoul ( TRI-Genotoul) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)
Institut Sophia Agrobiotech (ISA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-Université Côte d'Azur (UCA)
National Science Foundation (NSF) NSF-0703285
Bourse d'Excellence from the Ambassade de France au Vietnam
Federation de Recherche Agrobiosciences, Interactions et Biodiversite (FR AIB - project CHAIN)
ANR-20-CE20-0017,DUALITY,Récepteurs et contrôle de l'état redox à l'interface symbiose et immunité(2020)

Description

Rhizobial lipochitooligosaccharidic Nod factors (NFs), specified by nod genes, are the primary determinants of host specificity in the legume-Rhizobia symbiosis. We examined the nodulation ability of Medicago truncatula cv Jemalong A17 and M. truncatula ssp. tricycla R108 with the Sinorhizobium meliloti nodF/nodL mutant, which produces modified NFs. We then applied genetic and functional approaches to study the genetic basis and mechanism of nodulation of R108 by this mutant. We show that the nodF/nodL mutant can nodulate R108 but not A17. Using genomics and reverse genetics, we identified a newly evolved, chimeric LysM receptor-like kinase gene in R108, LYK2bis, which is responsible for the phenotype and can allow A17 to gain nodulation with the nodF/nodL mutant. We found that LYK2bis is involved in nodulation by mutants producing nonO-acetylated NFs and interacts with the key receptor protein NFP. Many, but not all, natural S. meliloti and S. medicae strains tested require LYK2bis for efficient nodulation of R108. Our findings reveal that a newly evolved gene in R108, LYK2bis, extends nodulation specificity to mutants producing nonO-acetylated NFs and is important for nodulation by many natural Sinorhizobia. Evolution of this gene may present an adaptive advantage to allow nodulation by a greater variety of strains.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 3, 2022
Modified:
November 29, 2023