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摘要豆科植物与根瘤菌能够形成互惠的共生关系。根瘤菌被豆科植物识别后，侵入宿主根部，诱导特化的侧生器官——根瘤的形成。在根瘤中，根瘤菌执行固氮作用为植物提供氮源。<br>　　ta-siRNAs（trans-acting RNAs）是植物中一类重要的内源干扰RNAs，广泛参与植物侧生器官叶、花和侧根发育的调控。先前的研究发现豆科植物百脉根TAS3ta-siRNAs合成途径中的关键组分REL3的突变体rel3（reduced leaflet3）可形成正常固氮功能的根瘤，但结瘤数显著减少，结瘤区明显减小。在结瘤过程中，rel3对生长素和生长素运输抑制剂的响应发生了改变。<br>　　本研究通过鉴定另一个TAS3ta-siRNAs合成缺陷突变体rell(reduced leaflet1)，确定REL1与REL3（分别是拟南芥SGS3与AGO7的同源基因）均正调控百脉根结瘤过程。通过RNA-seq数据分析和qPCR检测，证实TAS3ta-siRNAs负调节生长素响应因子（Auxin response factor，ARF）基因ARF3a、ARF3b与ARF4的表达，其中ARF4在根瘤中表达较高。从LORE1突变体库中分离的arf4-1和arf4-2突变体均表现为根瘤数目增加，表明ARF4负调控结瘤过程。通过rel3与arf4-1的双突变分析，发现arf4-1部分互补rel3的根瘤数目减少表型，表明REL3和ARF4在同一条遗传通路上调控根瘤共生。<br>　　ARF4预测是生长素响应的转录抑制因子，本研究表明ARF4基因的表达受生长素的诱导。通过酵母单杂交实验，证明ARF4能够结合生长素响应的顺式作用元件AuxRE，在烟草和百脉根中抑制生长素响应报告基因DR5的表达。相比于野生型，arf4突变体的结瘤数目对生长素更敏感，表明ARF4可能通过负反馈环方式调节结瘤过程中的生长素响应。结瘤起始关键基因NIN能够协同调控植物发育与根瘤共生，其启动子上有多个生长素响应的顺式作用元件AuxRE。本研究发现ARF4蛋白可以结合NIN启动子上的AuxRE，发根转化实验结果表明ARF4抑制NIN的表达。以上结果表明ARF4可以通过结合共生相关基因如NIN的启动子抑制其表达。<br>　　DELLA是参与根瘤共生与菌根共生调控的关键蛋白，通过和CYCLOP以及NSP2形成蛋白复合体调控根瘤共生。本研究发现，DELLA还能和ARF4在酵母中直接相互作用。通过烟草叶片瞬时共表达实验，发现DELLA1抑制ARF4蛋白的积累。我们提出ARF4通过结合共生相关基因NIN启动子上的AuxRE，抑制其表达，而DELLA能够解除该抑制过程，进而促进根瘤共生。<br>　　本研究还发现，rel3和arf4-1突变体的结瘤数目对GA3分别表现不敏感和超敏感，表明TAS3ta-siRNAs-ARF4模块调控根瘤共生与GA3-DELLA模块有密切联系。我们初步的研究发现ARF4与DELLA1/2相互作用，ARF4能够竞争DELLA1/2与CYCLOPS/NSP2之间的相互作用。最后，通过野生型、arf4-1与rel3在激素处理条件下的结瘤实验，模拟了赤霉素、生长素以及TAS3ta-siRNAs这三种信号形式通过DELLA与ARF4之间的分子对话共同参与对结瘤响应的精细调节。这些结果表明DELLA不仅能够降低ARF4蛋白的含量，而且ARF4也能抑制共生信号途径中DELLA蛋白的功能，ARF4-DELLA模块在根瘤共生过程中具有双向调控作用。<br>　　综上所述:ARF4作为TAS3ta-siRNAs的一个靶基因，负调节根瘤的形成。ARF4通过结合生长素响应元件AuxRE负调控共生关键基因NIN和生长素响应，抑制侵染线的形成和根瘤的起始，而DELLA1负调节根瘤共生过程中的ARF4蛋白含量。因此，TAS3ta-siRNAs-ARF4是整合植物发育信号、激素信号和根瘤共生信号的关键性分子模块，并精细调控豆科植物-根瘤菌共生。