本網(wǎng)訊 叢枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌是一類(lèi)在陸地生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在的土壤微生物，它們與大多數(shù)陸地植物形成了一種互惠共生的伙伴關(guān)系，顯著促進(jìn)了宿主植物對(duì)氮、磷、鉀等關(guān)鍵養(yǎng)分的吸收和抗逆性提升。這種共生關(guān)系的發(fā)展和維持是植物基因精確調(diào)控的結(jié)果。在A(yíng)M共生體系中，菌根叢枝形成、維持和退化的精細(xì)調(diào)節(jié)對(duì)于植物和真菌雙方都是至關(guān)重要的。然而，目前的研究大多集中在菌根叢枝的形成和維持上，而對(duì)于菌根叢枝退化過(guò)程的研究相對(duì)較少。因此，深入理解植物如何調(diào)控菌根叢枝的退化過(guò)程，對(duì)于菌根真菌與植物建立互利共生關(guān)系具有重要的科學(xué)意義。
近日，我校作物抗逆育種與減災(zāi)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室李曉玉教授團(tuán)隊(duì)，在植物學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威期刊《Plant Physiology》（中科院1區(qū)）上發(fā)表了題為《Zinc finger protein LjRSDL regulates arbuscule degeneration of arbuscular mycorrhizal fungi in Lotus japonicus》的研究論文。該研究揭示了C2H2型鋅指蛋白LjRSDL通過(guò)調(diào)節(jié)植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，從而控制叢枝菌根真菌叢枝的退化過(guò)程。
李曉玉教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期專(zhuān)注于菌根共生領(lǐng)域的研究。團(tuán)隊(duì)從百脈根中鑒定出一種C2H2型鋅指蛋白LjRSDL（與共生體分化調(diào)節(jié)因子相似）。進(jìn)化分析顯示，LjRSDL的同源基因僅存在于能夠與菌根共生的開(kāi)花植物中，通過(guò)對(duì)LjRSDL的時(shí)空誘導(dǎo)表達(dá)模式分析，發(fā)現(xiàn)其主要在共生維持和退化階段的叢枝上顯著表達(dá)，同時(shí)介導(dǎo)叢枝降解相關(guān)通路基因的表達(dá)（圖1）。當(dāng)LjRSDL基因過(guò)量表達(dá)時(shí)，菌根共生體中的大叢枝數(shù)量減少而小叢枝數(shù)量增多，而在ljrsdl突變體中觀(guān)察到大叢枝數(shù)量增多而中等叢枝數(shù)量減少的現(xiàn)象，這表明LjRSDL的表達(dá)促進(jìn)了菌根叢枝的退化。
圖1 LjRSDL調(diào)控菌根降解相關(guān)基因的表達(dá)
通過(guò)比較轉(zhuǎn)錄組分析和酵母單雜交等實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)揭示了LjRSDL通過(guò)調(diào)節(jié)激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來(lái)控制叢枝菌根真菌叢枝的退化（圖2）。這項(xiàng)研究不僅為深入理解植物與菌根真菌之間互利共生關(guān)系的形成機(jī)制提供了新的視角，而且為菌根共生動(dòng)態(tài)調(diào)控和植物共生抗逆育種提供了新的理論依據(jù)。
圖2 LjRSDL調(diào)控菌根叢枝降解示意圖
我校已畢業(yè)博士生徐云劍、劉芳和吳符浪為論文的共同第一作者，李曉玉教授為通訊作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31870415、U21A20235、31902104）等項(xiàng)目的支持。原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae487
近年來(lái)，李曉玉團(tuán)隊(duì)在玉米等植物與AMF共生調(diào)控氮磷吸收、抗逆等基因功能和機(jī)制研究上取得系列進(jìn)展，先后在《Science of The Total Environment》《Horticultural Plant Journal》《Plant and Soil》《Pedosphere》《Plant Science》《BMC Plant Biology》等期刊發(fā)表相關(guān)論文10余篇，為玉米等植物與AMF共生抗逆育種提供了重要基因資源和理論依據(jù)。（圖文/李曉玉 編輯/程玉磊 預(yù)審/薛挺 審核/夏曉昀）
