A plant Lysin Motif Receptor-Like Kinase plays an ancestral function in mycorrhiza

E Eve Teyssier (Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse) S Sabine Grat (Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse) D David Landry (Laboratoire des Interactions Plantes-Microbes-Environnement, Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement, CNRS, Université de Toulouse) M Mathilde Ouradou (Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse) M Mélanie K. Rich (Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse) S Sébastien Fort (Université Grenoble Alpes, CNRS, Centre de Recherche sur les Macromolécules Végétales) J Jean Keller (Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse) B Benoit Lefebvre (Laboratoire des Interactions Plantes-Microbes-Environnement, Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement, CNRS, Université de Toulouse) P Pierre-Marc Delaux (Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse) M Malick Mbengue (Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse)

Abstract

Arbuscular mycorrhiza (AM) with soilborne Glomeromycota fungi was pivotal in the conquest of land by plants almost half a billion years ago. In flowering plants, it is hypothesized that AM is initiated by the perception of AM fungi-derived chito- and lipochito-oligosaccharides (COs/LCOs) in the host via Lysin Motif Receptor-Like Kinases (LysM-RLKs). However, it remains uncertain whether plant perception of these molecules is a prerequisite for AM establishment and for its origin. Here, we made use of the reduced LysM-RLK complement present in the liverwort Marchantia paleacea to assess the conservation of the role played by this class of receptors during AM and in CO/LCO perception. Our reverse genetic approach demonstrates the critical function of a single LysM-RLK, MpaLYKa, in AM formation, thereby supporting an ancestral function for this receptor in symbiosis. Binding studies, cytosolic calcium variation recordings and genome-wide transcriptomics indicate that another LysM-RLK of M. paleacea , MpaLYR, is also required for triggering a response to COs and tested LCOs, despite being dispensable for AM formation. Collectively, our results demonstrate that the perception of symbionts by LysM-RLK is an ancestral feature in land plants, and suggest the existence of yet-uncharacterized AM fungi signals.

Article Details

Volume / Issue Vol. 122, Issue 24
Published June 17, 2025
ISSN 0027-8424
Publisher National Academy of Sciences

Authors (10)

E

Eve Teyssier

Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse

S

Sabine Grat

Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse

D

David Landry

Laboratoire des Interactions Plantes-Microbes-Environnement, Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement, CNRS, Université de Toulouse

M

Mathilde Ouradou

Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse

M

Mélanie K. Rich

Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse

S

Sébastien Fort

Université Grenoble Alpes, CNRS, Centre de Recherche sur les Macromolécules Végétales

J

Jean Keller

Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse

B

Benoit Lefebvre

Laboratoire des Interactions Plantes-Microbes-Environnement, Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement, CNRS, Université de Toulouse

P

Pierre-Marc Delaux

Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse

M

Malick Mbengue

Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, Université de Toulouse, CNRS, Institut National Polytechnique Toulouse