Phylogenomics reveals multiple losses of nitrogen-fixing root nodule symbiosis
Maximilian Griesmann
(1)
,
Yue Chang
(2)
,
Xin Liu
(2)
,
Yue Song
(2)
,
Georg Haberer
(3)
,
Matthew B. Crook
(4)
,
Benjamin Billault-Penneteau
(1)
,
Dominique Lauressergues
(5)
,
Jean Keller
(5)
,
Leandro Imanishi
(6)
,
Yuda Purwana Roswanjaya
(7)
,
Wouter Kohlen
(7)
,
Petar Pujic
(8)
,
Kai Battenberg
(9)
,
Nicole Alloisio
(8)
,
Yuhu Liang
,
Henk Hilhorst
,
Marco G. Salgado
,
Valerie Hocher
,
Hassen Gherbi
,
Sergio Svistoonoff
,
Jeff J. Doyle
,
Shixu He
,
Yan Xu
,
Shanyun Xu
,
Jing Qu
,
Qiang Gao
,
Xiaodong Fang
,
Yuan Fu
,
Philippe Normand
(8)
,
Alison M. Berry
,
Luis G. Wall
,
Jean-Michel Ané
,
Katharina Pawlowski
,
Xun Xu
,
Huanming Yang
,
Manuel Spannagl
,
Klaus F. X. Mayer
,
Gane Ka-Shu Wong
,
Martin Parniske
,
Pierre-Marc Delaux
,
Shifeng Cheng
1
LMU -
Ludwig Maximilian University [Munich] = Ludwig Maximilians Universität München
2 BGI - Beijing Genomics Institute [Shenzhen]
3 Institute of Virology, Helmholtz Zentrum Munich, German Research Center for Environmental Health
4 WSU - Weber State University
5 LRSV - Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales
6 UNQ - Universidad Nacional de Quilmes
7 WUR - Wageningen University and Research [Wageningen]
8 LEM - Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557
9 UC Davis - University of California [Davis]
2 BGI - Beijing Genomics Institute [Shenzhen]
3 Institute of Virology, Helmholtz Zentrum Munich, German Research Center for Environmental Health
4 WSU - Weber State University
5 LRSV - Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales
6 UNQ - Universidad Nacional de Quilmes
7 WUR - Wageningen University and Research [Wageningen]
8 LEM - Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557
9 UC Davis - University of California [Davis]
Xin Liu
- Fonction : Auteur
- PersonId : 758866
- ORCID : 0000-0003-3256-2940
Jean Keller
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1160005
- IdHAL : jean-keller
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Petar Pujic
- Fonction : Auteur
- PersonId : 744088
- IdHAL : petar-pujic
- ORCID : 0000-0003-1957-8534
- IdRef : 170157733
Yuhu Liang
- Fonction : Auteur
Henk Hilhorst
- Fonction : Auteur
Marco G. Salgado
- Fonction : Auteur
Valerie Hocher
- Fonction : Auteur
Hassen Gherbi
- Fonction : Auteur
- PersonId : 901699
Sergio Svistoonoff
- Fonction : Auteur
- PersonId : 749453
- IdHAL : sergio-svistoonoff
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Jeff J. Doyle
- Fonction : Auteur
Shixu He
- Fonction : Auteur
Shanyun Xu
- Fonction : Auteur
Jing Qu
- Fonction : Auteur
Qiang Gao
- Fonction : Auteur
Xiaodong Fang
- Fonction : Auteur
Yuan Fu
- Fonction : Auteur
Philippe Normand
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : philippe-normand
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Alison M. Berry
- Fonction : Auteur
Luis G. Wall
- Fonction : Auteur
Jean-Michel Ané
- Fonction : Auteur
Katharina Pawlowski
- Fonction : Auteur
Xun Xu
- Fonction : Auteur
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Huanming Yang
- Fonction : Auteur
Manuel Spannagl
- Fonction : Auteur
Klaus F. X. Mayer
- Fonction : Auteur
Gane Ka-Shu Wong
- Fonction : Auteur
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Martin Parniske
- Fonction : Auteur
Pierre-Marc Delaux
- Fonction : Auteur
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Shifeng Cheng
- Fonction : Auteur
Résumé
The root nodule symbiosis of plants with nitrogen-fixing bacteria impacts global nitrogen cycles and food production but is restricted to a subset of genera within a single clade of flowering plants. To explore the genetic basis for this scattered occurrence, we sequenced the genomes of ten plant species covering the diversity of nodule morphotypes, bacterial symbionts and infection strategies. In a genome-wide comparative analysis of a total of 37 plant species, we discovered signatures of multiple independent loss-of-function events in the indispensable symbiotic regulator NODULE INCEPTION (NIN) in ten out of 13 genomes of non-nodulating species within this clade. The discovery that multiple independent losses shaped the present day distribution of nitrogen-fixing root nodule symbiosis in plants reveals a phylogenetically wider distribution in evolutionary history and a so far underestimated selection pressure against this symbiosis.