近日，林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院,、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室唐明教授團(tuán)隊(duì)在國際權(quán)威期刊Plant Physiology發(fā)表題為“Rhizophagus irregularis regulates RiCPSI and RiCARI expression to influence the drought tolerance of plant”的研究論文,。該論文揭示了叢枝菌根（Arbuscular mycorrhiza,，AM）真菌異形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）通過調(diào)控菌根氮轉(zhuǎn)運(yùn)途徑關(guān)鍵基因RiCPSI和RiCARI,，增強(qiáng)宿主植物養(yǎng)分供給和抗氧化作用,，提高耐旱性的分子機(jī)制,。

　　AM真菌能夠與超過72%的陸地維管植物形成有益的共生關(guān)系,，協(xié)助植物吸收礦質(zhì)養(yǎng)分和水分,，增強(qiáng)植物抵御干旱脅迫的能力，但現(xiàn)有研究對干旱脅迫下菌根氮轉(zhuǎn)運(yùn)途徑的分子調(diào)控機(jī)制知之甚少,。本研究發(fā)現(xiàn),，干旱脅迫下菌根氮轉(zhuǎn)運(yùn)途徑相關(guān)基因RiCPSI、RiCARI,、RiURE,、RiODC和RiGCL的表達(dá)提高，原位雜交試驗(yàn)顯示叢枝中RiCARI和RiCPSI受干旱脅迫顯著誘導(dǎo),。通過宿主介導(dǎo)基因沉默（Host-induced gene silencing,，HIGS）和宿主介導(dǎo)基因過表達(dá)（Host-induced gene overexpressing,，HIGO）技術(shù)，闡明AM真菌通過上調(diào)叢枝中RiCARI的表達(dá),，促進(jìn)菌根植物的NH4+吸收和代謝,，提高宿主植物的耐旱性。此外,，RiCPSI與RiODC和RiGCL的表達(dá)偶聯(lián),，通過上調(diào)叢枝中RiCPSI的表達(dá)，促進(jìn)AM真菌腐胺和谷胱甘肽的合成,，清除干旱誘導(dǎo)的過量ROS,，提高AM真菌耐旱性（圖1）。

圖1

　　該研究根據(jù)AM真菌與宿主植物間的營養(yǎng)交換機(jī)制,，提出了HIGO方法,，正向驗(yàn)證了AM真菌的基因功能。通過設(shè)置AM真菌與宿主植物根系之間的營養(yǎng)交換條件,，加速AM真菌叢枝結(jié)構(gòu)與宿主根系細(xì)胞間的物質(zhì)交換,，提高轉(zhuǎn)運(yùn)大分子的囊泡從宿主根系細(xì)胞向叢枝內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)，實(shí)現(xiàn)宿主細(xì)胞內(nèi)過表達(dá)的RiCPSI基因mRNA由植物向AM真菌體內(nèi)的大量轉(zhuǎn)運(yùn)并過量表達(dá)（圖2）,。這項(xiàng)技術(shù)為研究AM真菌基因在AM真菌與宿主植物共生關(guān)系中的作用機(jī)制提供了一種新的策略,。

圖2

  林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院博士研究生王志豪為論文第一作者，唐明教授和胡文濤副教授為論文通訊作者,，團(tuán)隊(duì)陳輝教授,、博士生梁京威、美國東斯特勞斯堡大學(xué)張?jiān)婁扛苯淌?、中科院南海海洋研究所江志?jiān)研究員參與了此研究,。研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金,、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的資助,。

　　相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae645

來源/林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院