近日,，林學與風景園林學院謝賢安課題組在叢枝菌根（AM）真菌基因沉默技術研究方面取得突破性進展,，相關成果在國際權威期刊New Phytologist（中科院一區(qū)Top, 影響因子10.2）連續(xù)發(fā)表學術論文2篇,。

　　AM真菌能與70%以上的陸地植物形成共生體,。但其專性生物營養(yǎng)特性和細胞多核特點長期制約著相關研究和應用。雖然宿主誘導基因沉默（HIGS）和病毒誘導基因沉默（VIGS）技術已在AM真菌研究中應用十年,，但對非共生階段和共生早期基因功能的研究仍存在技術瓶頸,。

　　研究團隊創(chuàng)建了AM真菌噴霧誘導的基因沉默（Spray-Induced Gene Silencing,，SIGS）技術體系,，并成功應用于異形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）G蛋白信號通路相關基因的功能解析,。 研究發(fā)現(xiàn)，沉默RiRgs3,、RiGpa3和RiGpb1任一基因均會顯著抑制孢子萌發(fā)和附著足形成,，證實了SIGS技術在AM真菌基因功能研究中的有效性。相關研究成果以Spray-induced gene silencing of three G-protein signaling genes from the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis inhibits spore germination and hyphopodium formation為題,，于2025年3月26日在New Phytologist在線發(fā)表,。

圖1 用于分析AM真菌基因功能的dsRNA介導的SIGS技術體系

　　研究團隊創(chuàng)新性地開發(fā)了基于雙鏈RNA（dsRNA）噴霧的SIGS技術體系，成功實現(xiàn)了AM真菌R. irregularis中G蛋白信號通路關鍵基因（RiRgs3,、RiGpa3和RiGpb1）的高效沉默,。實驗證實，AM

真菌具有高效吸收外源dsRNA的能力,，這為基因功能研究提供了新思路,。

　　基于研究結(jié)果和基因組學分析，作者提出了AM真菌G蛋白信號組分調(diào)控附著足形成的工作模型（如圖2所示）,。

圖2 AM真菌中G蛋白信號通路調(diào)控附著足形成的工作模型

　　在AM真菌與宿主植物互作機制研究中,，最近發(fā)現(xiàn)有類似效應子的小RNA（sRNAs）可以在AM真菌與宿主植物之間傳遞，觸發(fā)根細胞中的跨界RNA干擾（ckRNAi）機制,，從而促進菌根共生關系的建立,。近期，研究團隊針對Silvestri等（2024,，doi: 10.1111/nph.20273）在New Phytologist上發(fā)表的一項優(yōu)先報道進行了評論,，作者認為該報道首次揭示了AM真菌R.irregularis的sRNA Rir2216在傳遞到蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）根部細胞時，作為一種sRNA效應子發(fā)揮作用,。Rir2216通過劫持宿主Argonaute（AGO）蛋白MtAGO1,，沉默宿主基因MtWRKY69，從而促進AM共生的成功建立（如圖3所示）,。作者在文中特別強調(diào)：“AM真菌的小RNA已加入‘分子對話’：新的一層跨界分子信號促進叢枝菌根形成,。”課題組于2025年3月17日在國際權威期刊New Phytologist上發(fā)表了題為“Fungal small RNA hijacking: a new layer of cross-kingdom communications in arbuscular mycorrhizal symbiosis”的觀點論文,。

圖3 跨界小RNA Rir2216從R. irregularis向宿主植物蒺藜苜蓿轉(zhuǎn)運的示意圖

　　兩項科研成果為探索AM真菌及其與植物互作的分子機制提供了強有力的理論依據(jù)和技術支撐,。同時，研究揭示了G蛋白信號通路在AM真菌共生建立中的關鍵作用,，為深刻理解AM真菌與植物互作的分子機制開辟了新途徑,。研究團隊認為SIGS技術的推廣有望為AM真菌分子生物學研究提供新的解決方案，助力菌根生物學高質(zhì)量發(fā)展,。

　　林學與風景園林學院范曉寧博士和已畢業(yè)碩士周小勤為并列第一作者,，謝賢安副教授為兩篇論文的通訊作者。唐明教授、碩士研究生何俊良,、已畢業(yè)碩士謝鴻運以及中國科學院廣西植物研究所唐年武副研究員參與了相關研究工作,。該研究得到了國家自然科學基金項目、廣東省自然科學基金項目以及華南農(nóng)業(yè)大學高層次人才計劃項目的資助,。

　　相關論文鏈接：

　　https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.70091

　　https://doi.org/10.1111/nph.70085

文圖/林學與風景園林學院