在氮素匮乏條件下，豆科植物與根瘤菌通過獨特的共生機制形成高效固氮系統。該體系的核心在于根部形成特化的根瘤器官，宿主植物通過提供碳源和微環境支持根瘤菌的生存，而根瘤菌則通過固氮酶系統将大氣氮轉化為植物可利用的氨。這種互惠共生關系不僅顯著減少農業對合成氮肥的依賴，更為可持續農業發展提供了天然解決方案。

共生體系的建立涉及精密的細胞分化過程。根瘤菌在進入宿主細胞後，被宿主細胞質膜包裹形成共生體（symbiosome），随後分化為具有固氮功能的類菌體（bacteroid）。在IRLC分支豆科植物（如蒺藜苜蓿、豌豆）中，類菌體經曆終末分化過程：細胞體積增大、基因組多倍化、膜通透性改變并喪失增殖能力。這種不可逆的轉型使其蛻變為高效固氮工廠，固氮效率顯著提升。類菌體的終末分化是宿主植物與根瘤菌精密調控協同作用的結果。宿主植物如何調控這一分化過程，以及如何維持終末分化類菌體的高效固氮活性，一直是固氮共生領域的核心科學問題。

近日，JIPB在線發表了題為 “Essential roles of nodule cysteine‐rich peptides in maintaining the viability of terminally differentiated bacteroids in legume–rhizobia symbiosis”的綜述論文，系統總結了豆科植物-根瘤菌共生中NCR多肽的雙重功能。

作為宿主植物特異編碼的小分子信号元件，NCR多肽家族在蒺藜苜蓿中已鑒定超過700個成員，具有保守的結構特征：N端為高度保守的信号肽序列，C端成熟多肽則具有4-6個半胱氨酸殘基形成特征性序列，通過信号肽酶複合體的精确切割及根瘤特異性分泌途徑，這些多肽被精準遞送至共生體發揮生物學功能。

傳統研究認為NCR多肽是驅動類菌體終末分化的關鍵誘導因子，通過幹擾細菌細胞周期調控系統（如抑制FtsZ環組裝）迫使根瘤菌進入不可逆分化程序，而本綜述通過整合前沿研究成果，進一步揭示其在維持終末分化類菌體存活中的關鍵作用，補充了宿主植物通過NCR家族實現“誘導分化–維持活性”兩階段調控的理論框架。本綜述通過整合分析NCR多肽在豆科植物根瘤共生體系中的時空表達特征，系統闡釋了NCR多肽在維系宿主植物細胞與終末分化類菌體共生平衡中的多維調控網絡。此外，作者還探讨了NCR多肽如何增強終末分化類菌體的生存能力，如調節類菌體的營養狀态和應激反應等。這一發現不僅突破了傳統認知中将NCR單一歸為分化誘導因子的理論框架，更揭示了宿主植物通過NCR多肽家族實現“誘導–維持”雙階段精準調控的分子邏輯。

          NCR多肽在類菌體終末分化中的雙重調控模式

2003网站太阳集团的潘懷榮教授為本文的通訊作者，博士後楊劍和高豐展為本文的共同第一作者。該論文得到了國家自然科學基金、湖南省傑出青年基金、湖南省自然科學基金的資助。