2022年1月17日,，國際權威學術期刊New Phytologist（IF2020=10.152,，生物學一區(qū)Top）在線發(fā)表了我校林學與風景園林學院、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術廣東省實驗室唐明教授團隊題為“A SPX domain-containing phosphate transporter from Rhizophagus irregularis handles phosphate homeostasis at symbiotic interface of arbuscular mycorrhizas”的研究論文。文章報道了叢枝菌根真菌異形根孢囊霉中一個含有SPX結構域的磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白RiPT7參與叢枝菌根共生界面磷平衡與輸出過程，調(diào)節(jié)菌根共生體發(fā)育和提高菌根植物對土壤磷的攝取，揭示了叢枝菌根真菌精細調(diào)控共生界面磷營養(yǎng)轉(zhuǎn)運新的分子機制,。
叢枝菌根（Arbuscular Mycorrhizal，AM）真菌改善植物磷素營養(yǎng)的分子機制是植物微生物學長期關注的前沿熱點科學問題,，長期以來,，國內(nèi)外學者對叢枝菌根磷吸收途徑的研究主要集中于宿主植物磷轉(zhuǎn)運過程，其次是AM真菌根外菌絲中磷吸收與轉(zhuǎn)運過程,，而對AM真菌磷轉(zhuǎn)運基因參與叢枝中磷酸鹽轉(zhuǎn)運過程的研究尚不充分,，尤其是叢枝中的磷酸鹽被卸載到環(huán)叢枝空間的分子機制仍不清楚，因此,，本研究以課題組近年來對AM真菌PHT1型磷轉(zhuǎn)運受體,、PHO1型磷轉(zhuǎn)運子及AM特異性PHT1型磷轉(zhuǎn)運子正調(diào)控AM途徑磷吸收與轉(zhuǎn)運過程等系統(tǒng)性研究工作為基礎，進一步提出理解AM共生體中磷酸鹽輸出轉(zhuǎn)運過程與AM真菌調(diào)控共生界面磷代謝平衡的分子機制等重要問題,。
研究發(fā)現(xiàn)異形根孢囊霉中RiPT7蛋白是由1個SPX結構域和12個跨膜結構域組成的磷酸鹽轉(zhuǎn)運子,，在真菌物種中保守進化。RiPT7定位于真菌細胞膜上,，通過自身SPX結構域調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外磷酸鹽的轉(zhuǎn)運和平衡,。將SPX結構域RiSPX287和跨膜結構域RiPF939從RiPT7中分離出來，通過酵母異源表達發(fā)現(xiàn),，RiSPX287的缺失并不影響RiPF939在酵母細胞膜中的定位,。在缺磷條件下，RiPT7蛋白被內(nèi)吞到液泡中降解,；當環(huán)境中磷濃度較高時,，RiPT7轉(zhuǎn)運子促進酵母細胞吸收磷酸鹽，而RiSPX287則表現(xiàn)為抑制磷酸鹽的轉(zhuǎn)運,。以上結果表明RiPT7作為一種重要的無機磷酸鹽雙向轉(zhuǎn)運蛋白,，并通過其自身SPX結構域精細調(diào)控真菌磷酸鹽的轉(zhuǎn)運與平衡。
進一步利用病毒誘導基因沉默（VIGS）和宿主誘導基因沉默（HIGS）技術失活RiPT7基因,，結果導致根內(nèi)菌絲含隔膜（AM真菌菌絲死亡的標志）,、叢枝過早降解和泡囊豐度減少，表明RiPT7是維持AM真菌在根內(nèi)生長和叢枝發(fā)育的重要基因,。研究還發(fā)現(xiàn)沉默RiPT7會抑制AM真菌中磷信號（Phosphate-responsive signaling, PHO）途徑中磷響應和磷轉(zhuǎn)運相關基因以及多聚磷酸鹽降解相關基因的轉(zhuǎn)錄活性,； RiPT7的失活卻激活了多聚磷酸鹽合成相關基因的表達，進而影響叢枝的發(fā)育和AM共生界面磷酸鹽穩(wěn)態(tài),。
研究揭示了AM真菌中SPX型磷轉(zhuǎn)運蛋白具有磷酸鹽吸收與卸載的雙重功能,，并能通過其自身SPX結構域精細調(diào)控真菌體內(nèi)磷酸鹽的平衡；在中低磷條件下,，RiPT7轉(zhuǎn)運子是AM共生界面磷酸鹽輸出轉(zhuǎn)運的重要組分之一,。研究填補了叢枝菌根卸載磷酸鹽到環(huán)叢枝空間過程的分子機制的空白，為AM真菌在中低磷土壤區(qū)域改善植物磷營養(yǎng)狀況及其生產(chǎn)力的提升提供了理論依據(jù),。
華南農(nóng)業(yè)大學林學與風景園林學院,、亞熱帶國重室謝賢安副教授、研究生賴文珍為并列第一作者,，華南農(nóng)業(yè)大學林學與風景園林學院,、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室唐明教授為通訊作者，華南農(nóng)業(yè)大學林學與風景園林學院陳輝教授和胡文濤博士以及其他研究生參與了該工作,。研究受到國家自然科學基金,、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實驗室項目、廣州市重大科技計劃以及華南農(nóng)業(yè)大學高層次人才計劃等項目的資助,。論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.17973（文圖/林學與風景園林學院）
