探秘植物根系固醇：丛枝菌根共生如何调控其组成

研究人员对 11 种植物研究发现，丛枝菌根真菌（Rhizophagus irregularis）定植使根 C24- 甲基固醇增加，揭示了其保守调控机制。

　　植物与微生物的相互作用在许多生态系统功能中起着基础性作用，尤其是通过互利共生关系促进植物营养吸收，比如丛枝菌根共生（arbuscular mycorrhizal symbiosis）影响着很大一部分陆地植物。这种相互作用的建立会引发一系列信号通路，脂质尤其是固醇类物质在其中可能起着核心作用。然而，它们的具体功能却鲜为人知。研究人员对 11 种模式植物（香蕉、蒺藜苜蓿、亚麻、葡萄、玉米、豌豆、杨树、马铃薯、水稻、高粱和番茄）展开研究，测量了未被丛枝菌根真菌模式菌株Rhizophagus irregularis DAOM197198 定植和已定植的根系中的固醇含量，并对其固醇组成进行了特征分析。结果显示，与未定植的根系相比，定植根系的粗提物中 C₂₄- 甲基固醇含量系统性增加。此外，编码产生 C₂₄- 甲基固醇和 C₂₄- 乙基固醇的酶的SMT1和SMT2基因的转录本，在定植植物根系中差异积累，但不同植物间未观察到共同的调控模式。研究人员对 100 多个植物、蕨类植物、苔藓植物、藻类和真菌的全基因组进行分析，明确了SMT1和SMT2家族成员的系统发育关系，识别出了清晰的进化分支。这些结果突出了被子植物中存在保守的、依赖于丛枝菌根共生的根系固醇组成调控机制，同时也存在一些植物特异性。