Abstract In mycorrhizal associations, the fungal partner assists its plant host by providing nitrogen (N) in addition to phosphate. Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi have access to inorganic or organic forms of N and translocate them via arginine from the extra- to the intraradical mycelium, where the N is transferred to the plant without any carbon skeleton. However, the molecular form in which N is transferred, as well as the involved mechanisms, is still under debate. NH4 + seems to be the preferential transferred molecule, but no plant ammonium transporter (AMT) has been identified so far. Here, we offer evidence of a plant AMT that is involved in N uptake during mycorrhiza symbiosis. The gene LjAMT2;2, which has been shown to be the highest up-regulated gene in a transcriptomic analysis of Lotus japonicus roots upon colonization with Gigaspora margarita, has been characterized as a high-affinity AMT belonging to the AMT2 subfamily. It is exclusively expressed in the mycorrhizal roots, but not in the nodules, and transcripts have preferentially been located in the arbusculated cells. Yeast (Saccharomyces cerevisiae) mutant complementation has confirmed its functionality and revealed its dependency on acidic pH. The transport experiments using Xenopus laevis oocytes indicated that, unlike other plant AMTs, LjAMT2;2 transports NH3 instead of NH4 +. Our results suggest that the transporter binds charged ammonium in the apoplastic interfacial compartment and releases the uncharged NH3 into the plant cytoplasm. The implications of such a finding are discussed in the context of AM functioning and plant phosphorus uptake.

* Arbuscular mycorrhizas (AMs) contribute significantly to soil nutrient uptake in plants. As a consequence of the fungal colonization and of the deep reorganization shown by arbusculated cells, important impacts on root transcriptome are expected. * An Affymetrix GeneChip with 50,000 probe-sets and real-time RT-PCR allowed us to detect transcriptional changes triggered in Lotus japonicus by the AM fungus Gigaspora margarita, when arbuscules are at their maximum (28 d postinoculation (dpi)). An early time (4 dpi) was selected to differentiate genes potentially involved in signaling and/or in colonization of outer tissues. * A large number (75 out of 558) of mycorrhiza-induced genes code for proteins involved in protein turnover, membrane dynamics and cell wall synthesis, while many others are involved in transport (47) or transcription (24). Induction of a subset (24 genes) of these was tested and confirmed by qRT-PCR, and transcript location in arbusculated cells was demonstrated for seven genes using laser-dissected cells. * When compared with previously published papers, the transcript profiles indicate the presence of a core set of responsive genes (25) that seem to be conserved irrespective of the symbiotic partner identity.