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戴传超教授课题组在植物开花调控根部内生真菌共生的研究中取得进展

日前,植物科学领域重要期刊Plant, Cell & Environment在线发表了以生命科学官网张伟博士为第一作者,戴传超教授为通讯作者的研究论文。该论文题为Flowering-mediated root-fungus loss is related to jasmonate-dependent root soluble sugar deprivation (链接: http://doi.org/10.1111/pce.13636)。该杂志为植物科学领域重要杂志之一,2019年最新影响因子为5.624。

开花是植物从营养阶段向生殖阶段转变的关键时期,其对于植物的生长、发育和产量至关重要。植物内生真菌已经被广泛报导可以改变植物的生育期,包括开花时间。但是,植物生育期的转变对于根部内生真菌共生的影响却被忽视了。本研究以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和内生真菌枫香拟茎点霉(Phomopsis liquidambaris)为实验材料,发现内生真菌Ph. liquidambaris可以有效地定殖在拟南芥根部,以及促进拟南芥生长、发育和荚果产量。内生真菌Ph. liquidambaris在拟南芥根部的定殖动力学分析表明内生真菌Ph. liquidambaris在拟南芥进入开花阶段时定殖水平降低。使用拟南芥开花突变体进一步证明了开花限制内生真菌Ph. liquidambaris在拟南芥根部的定殖。接下来通过使用拟南芥茉莉酸信号突变体、碳水化合物代谢和转运突变体,结合检测茉莉酸信号和根部可溶性糖水平的分析,作者发现植物开花通过激活根部茉莉酸信号,进而影响根部可溶性糖(葡萄糖和果糖)的浓度,从而限制根部内生真菌Ph. liquidambaris的定殖水平。最后,通过分析拟南芥根部转化酶的活性和韧皮部可溶性糖的转运,发现开花时发生的根部可溶性糖水平的降低可能是由于根部可溶性转化酶和源-库之间可溶性糖转运活性的抑制引起的。

因此,本研究提出一个可能的模型用于阐述植物地上开花是如何影响根部内生真菌的定殖效率。拟南芥开花时,以一个未知的方式激活了根部茉莉酸信号,限制根部可溶性转化酶和韧皮部可溶性糖转运活性,进而降低根中可溶性糖(葡萄糖和果糖)水平,负调控根部内生真菌Ph. liquidambaris的共生关系。该研究对于阐明植物发育调控根部微生物群落演替的机制有重要意义。

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