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研究揭示菌根共生中脂肪酸营养交换的调控分子机制
日期:2018-11-13 作者:未知 来源: 中国科学院 点击:
     10 月 4 日,Molecular Plant 在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所王二涛研究组题为 Medicago AP2-domainTranscription Factor WRI5a Is a Master Regulator of Lipid Biosynthesisand Transfer During Mycorrhizal Symbiosis 的论文。该研究发现在丛枝菌根真菌共生过程中,苜蓿转录因子 WRI5a 是脂肪酸碳源和磷营养交换的分子开关。
    绝大多数陆生植物借助自身的根系,通过与菌根真菌形成互利共生,高效从环境中获取磷、氮等营养,并把碳源传递给菌根真菌,向生态系统输入碳源。共生关系的建立依赖于菌根真菌与植物之间的信号交流和转导,王二涛研究组近几年研究表明 OsCERK1 控制菌根信号分子——菌根因子的识别(Plant Journal,2015),并分离了菌根共生的关键转录因子复合体 IPD3-DELLA-DIP1(CellResearch, 2014; Nature Communications, 2016),以及下游控制营养交换的HA1 基因(The Plant Cell,2014)。
    该研究组最新的研究表明,丛枝菌根真菌诱导植物合成脂肪酸,脂肪酸通过植物 STR/STR2 转运蛋白进入到菌根真菌中,建立了以脂肪酸为主要碳源营养的菌根共生营养交换的新理论框架(Science,2017; Molecular Plant, 2017)。但碳源营养-脂肪酸在植物和菌根真菌之间转运调控机制还不清楚。
    该研究表明,转录因子 WRI5a 受到菌根真菌分泌的 Myc Factor 的诱导,结合在启动子的 AW-box 区域激活目标基因的表达。实验证明,WRI5a 可以与 STR启动子上的 AW-box 结合,从而激活脂肪酸转运蛋白 STR 的表达,调控脂肪酸的转运。在 WRI5a 基因突变体中,菌根真菌的侵染率降低。然后将 WRI5a 基因过表达后,菌根真菌侵染显著增加,并且植物总脂肪酸和 C16:0 脂肪酸含量均明显提高,表明 WRI5a 基因在菌根真菌侵染过程中,对植物脂肪酸的合成具有正调控作用。除此之外,该研究还发现,WRI5a 基因可以激活植物磷转运蛋白 MtPT4 的表达,对植物从菌根真菌中吸收磷也有重要的调控作用。博士后姜伊娜和博士生谢秋瑾为本文共同第一作者,该研究得到国家重点研发计划、国家自然基金委和中科院等的支持。植物耐盐机制揭示
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