PCE | 华南师范大学王宇涛课题组揭示AMF激活非宿主植物的DAMP途径并导致“碳-磷交易”功能丧失
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阅读： 2023/5/17 10:03:29
以下文章来源于植物与环境 PCE ，作者植物与环境 PCE
丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）能够与大多数维管植物的根系形成丛枝菌根（AM）互惠共生体，它们与宿主植物之间的“碳-磷交易”是AM共生关系的基石。地球上大约29%的维管植物种类无法与AMF形成菌根共生，被称为非宿主植物（non-host plants），其中包括许多重要的农作物。在自然环境中，AMF宿主植物通常与非宿主植物共同生长；因此，AMF地下菌丝网络将不可避免的与非宿主植物根系频繁接触和“互作”。揭示AMF与非宿主植物之间的“互作”不仅有助于理解AMF对植物群落的调控机制，也是充分利用AMF共生效益的重要前提。
近日，华南师范大学王宇涛课题组在Plant, Cell & Environment发表了题为“Arbuscular mycorrhizal fungi trigger danger-associated peptide signaling and inhibit carbon?phosphorus exchange with non-host plants”的论文，系统阐明了AMF与非宿主植物相互作用的效应及其生理和分子机制。
该研究构建了非宿主植物（拟南芥、油菜与菜心）与AMF（异形根孢囊霉和摩西斗管囊霉）互作的实验系统，证实AMF能成功侵染单独种植的非宿主植物，并抑制非宿主植物的生长和发育。AMF对非宿主植物的侵染及抑制程度受AMF接种势的影响，与土壤养分条件和AMF种类的关系不大。结合运用13C稳定同位素标记－AMF特征脂肪酸色谱分析技术以及多种检测手段，首次证实AMF与非宿主植物根系之间缺乏“碳-磷养分交易”，揭示了与AMF互作过程中宿主与非宿主植物的核心功能差异。同时生理、生化和分子生物学实验显示，AMF强烈触发非宿主植物的防御反应。特别是拟南芥危险／损伤相关分子模式（danger/damge-associated molecular pattern, DAMP）中的植物激发子肽（plant elicitor peptide, Pep）Pep-PEPR信号途径；Pep-PEPR途径核心受体基因（pepr1、pepr2）的功能缺失极大缓解非宿主植物对AMF的防御响应，并降低AMF对非宿主植物生长发育的抑制效应；在野生型（而非pepr1-2 pepr2-1突变体）拟南芥中，外施合成的Pep降低了AMF的侵染水平，并很大程度上取代了AMF介导的生长抑制效应，证明Pep-PEPR信号途径是非宿主植物防御AMF侵染和介导非宿主植物生长抑制效应的核心参与者。
该研究加深了对AM生态功能的理解，为AMF在调控植物群落结构，改善农、林业生产等方面的合理应用提供了重要的理论指导。
AMF诱导非宿主植物生长抑制作用机制模型
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转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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