Root nodule symbiosis between legumes and rhizobia involves nitric oxide (NO) regulation by both the host plant and symbiotic rhizobia. However, the mechanisms by which the rhizobial control of NO affects root nodule symbiosis in Lotus japonicus are unknown. Therefore, we herein investigated the effects of enhanced NO removal by Mesorhizobium loti on symbiosis with L. japonicus. The hmp gene, which in Sinorhizobium meliloti encodes a flavohemoglobin involved in NO detoxification, was introduced into M. loti to generate a transconjugant with enhanced NO removal. The symbiotic phenotype of the transconjugant with L. japonicus was examined. The transconjugant showed delayed infection and higher nitrogenase activity in mature nodules than the wild type, whereas nodule senescence was normal. This result is in contrast to previous findings showing that enhanced NO removal in L. japonicus by class 1 phytoglobin affected nodule senescence. To evaluate differences in NO detoxification between M. loti and L. japonicus, NO localization in nodules was investigated. The enhanced expression of class 1 phytoglobin in L. japonicus reduced the amount of NO not only in infected cells, but also in vascular bundles, whereas that of hmp in M. loti reduced the amount of NO in infected cells only. This difference suggests that NO detoxification by M. loti exerts different effects in symbiosis than that by L. japonicus.

中文翻译：

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Mesorhizobium loti 的一氧化氮解毒影响根瘤与莲藕的共生。

豆科植物和根瘤菌之间的根瘤共生涉及宿主植物和共生根瘤菌对一氧化氮 (NO) 的调节。然而，根瘤菌控制一氧化氮影响莲藕根瘤共生的机制尚不清楚。因此，我们在此研究了 Mesorhizobium loti 增强 NO 去除对与 L. japonicus 共生的影响。hmp 基因在苜蓿中华根瘤菌中编码参与 NO 解毒的黄素血红蛋白，被引入 M. loti 以产生具有增强 NO 去除的转接合子。检查了与日本乳杆菌的转接合子的共生表型。与野生型相比，转接合子在成熟根瘤中表现出延迟感染和更高的固氮酶活性，而根瘤衰老是正常的。这一结果与之前的研究结果形成对比，之前的研究结果表明，1 类植物红蛋白对 L. japonicus 中 NO 的去除增强影响了根瘤衰老。为了评估 M. loti 和 L. japonicus 之间 NO 解毒的差异，研究了结节中的 NO 定位。L. japonicus 中 1 类植物红蛋白的增强表达不仅降低了受感染细胞中的 NO 量，还降低了维管束中的 NO 量，而 M. loti 中的 hmp 仅降低了受感染细胞中的 NO 量。这种差异表明 M. loti 的 NO 解毒在共生中发挥了与 L. japonicus 不同的作用。L. japonicus 中 1 类植物红蛋白的增强表达不仅降低了受感染细胞中的 NO 量，还降低了维管束中的 NO 量，而 M. loti 中的 hmp 仅降低了受感染细胞中的 NO 量。这种差异表明 M. loti 的 NO 解毒在共生中发挥了与 L. japonicus 不同的作用。L. japonicus 中 1 类植物红蛋白的增强表达不仅降低了受感染细胞中的 NO 量，还降低了维管束中的 NO 量，而 M. loti 中的 hmp 仅降低了受感染细胞中的 NO 量。这种差异表明 M. loti 的 NO 解毒在共生中发挥了与 L. japonicus 不同的作用。