2024年6月9日，国际著名学术期刊《New Phytologist》在线发表了我校生命科学学院王宇涛副研究员团队及合作者题为“Domestication of rice may have changed its arbuscular mycorrhizal properties by modifying phosphorus nutrition-related traits and decreasing symbiotic compatibility”的研究论文（图1）；这是该团队继2023年以Cover Story（封面文章）形式在《Plant, Cell & Environment》（中科院大类一区TOP期刊）发表相关研究成果后的又一重要进展。

    图1 《New Phytologist》论文在线发表情况

        丛枝菌根真菌（AMF）与大约71%的植物根系形成AM共生体，是农林、环境领域最具应用前景的微生物类群。现代栽培稻通常从AMF共生中获得的效益有限；这可能与水稻受到长期驯化有关。然而，目前对于驯化是否以及如何改变水稻AM共生特性的理解还十分有限。在《New Phytologist》发表的论文中，该团队比较了92个栽培稻基因型及17个普通野生稻基因型的AM共生特性，发现栽培稻的菌根促生效应和AMF定殖强度显著低于野生稻；且这种AM特性的变化与驯化提高水稻的磷利用效率以及AM共生基因（如HA1、EXO70I、AM10）受到选择密切相关。进一步的分子生物学、稳定同位素示踪及多组学分析结果证明：驯化增强了水稻根系对AMF的防御、同时减少水稻植株对AMF的碳供给，导致水稻菌根磷获取途径的活性降低。以上发现揭示了驯化改变（恶化）水稻AM共生特性的作用机制（图2）。

    图2驯化改变（恶化）水稻AM共生特性的作用机制

         2023年7月《Plant, Cell & Environment》（月刊）以Cover Story（封面文章）的形式发表该团队题目为“Arbuscular mycorrhizal fungi trigger danger-associated peptide signaling and inhibit carbon‒phosphorus exchange with non-host plants”（图3）的论文。在该论文中，研究团队通过构建AMF与非宿主植物互作的实验系统，发现AMF能侵染非宿主植物根系并抑制其生长。进一步运用稳定同位素示踪、生理、生化和分子生物学手段，首次证实AMF与非宿主植物之间缺乏正常的“养分交易”，并揭示了损伤相关分子模式（DAMP）中的植物激发子肽Pep-PEPR信号是非宿主植物防御AMF侵染和介导抑制效应的核心途径。

        以上两项研究从不同角度共同揭示了调控AM共生效应的生理和分子机制，不仅增进了对AM生态功能的理解，也强调了改良AM共生特性在水稻乃至非菌根作物育种计划中的重要性。我校生命科学学院王宇涛副研究员分别为上述两篇论文的通讯和第一作者，在读博士生李颖伟和陈瀚文分别为论文的第一作者和并列第一作者；我校生命科学学院李金天教授、束文圣教授、丹麦哥本哈根大学Søren Rosendahl教授、瑞典隆德大学Edith C. Hammer、Pål Axel Olsson教授以及广东省农业科学院潘大建、范芝兰研究员提供了重要帮助。以上研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、广州市珠江科技新星以及国家留学基金委留学基金等项目的支持。

    图3 《Plant, Cell & Environment》封面文章在线发表情况

论文链接：

https://doi.org/10.1111/nph.19901

https://doi.org/10.1111/pce.14600

撰稿人：李颖伟、陈瀚文

初审：王宇涛、李金天

复审：周爽

终审：高彩吉

• 发布时间：
• 2024-06-12 10:17:00 来源：华南师范大学生命科学学院 点击： 收藏本文

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