近日，林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院謝賢安課題組在叢枝菌根（AM）真菌基因沉默技術(shù)研究方面取得突破性進展,，相關(guān)成果在國際權(quán)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(xué)術(shù)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(xì)胞多核特點長期制約著相關(guān)研究和應(yīng)用,。雖然宿主誘導(dǎo)基因沉默（HIGS）和病毒誘導(dǎo)基因沉默（VIGS）技術(shù)已在AM真菌研究中應(yīng)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(shù)瓶頸,。
研究團隊創(chuàng)建了AM真菌噴霧誘導(dǎo)的基因沉默（Spray-Induced Gene Silencing,，SIGS）技術(shù)體系，并成功應(yīng)用于異形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）G蛋白信號通路相關(guān)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(shù)在AM真菌基因功能研究中的有效性,。相關(guān)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(dǎo)的SIGS技術(shù)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(shù)體系,，成功實現(xiàn)了AM真菌R. irregularis中G蛋白信號通路關(guān)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(xué)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(yīng)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(xì)胞中的跨界RNA干擾（ckRNAi）機制,，從而促進菌根共生關(guān)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(rèn)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(xì)胞時,，作為一種sRNA效應(yīng)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?！闭n題組于2025年3月17日在國際權(quán)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(shù)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(guān)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(rèn)為SIGS技術(shù)的推廣有望為AM真菌分子生物學(xué)研究提供新的解決方案,，助力菌根生物學(xué)高質(zhì)量發(fā)展,。
林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)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(xué)院廣西植物研究所唐年武副研究員參與了相關(guān)研究工作,。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目,、廣東省自然科學(xué)基金項目以及華南農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次人才計劃項目的資助。
相關(guān)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(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院
