编辑推荐:
为探究丛枝菌根(AM)真菌对植物生长产生负面影响时共生体的响应机制,研究人员开展了番茄接种Funneliformis mosseae和Rhizophagus intraradices的研究。结果发现 AM 真菌抑制番茄生长,还激活防御相关反应。该研究有助于深入理解 AM 真菌。
丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌在可持续农业中意义重大,能为众多作物带来诸多益处。然而,偶尔也会观察到 AM 真菌对植物生长产生负面影响。但目前关于这种共生关系的响应机制,相关信息少之又少。
在这项研究中,与未接种 AM 真菌的番茄幼苗相比,接种摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)或根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices)的番茄幼苗,地上部分和根系的生长均受到抑制。这两种 AM 真菌还降低了番茄地上部分的碳含量和碳氮比。
为了进一步探究其潜在机制,研究进行了转录组分析。在摩西管柄囊霉组与对照组的比较中,共鉴定出 190 个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs);在根内根孢囊霉组与对照组的比较中,则鉴定出 870 个 DEGs。
对前 190 个 DEGs 进行京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析,发现这些基因在 “内质网中的蛋白质加工”“类黄酮生物合成”“黄酮和黄酮醇生物合成” 以及 “芪类、二芳基庚烷类和姜辣素生物合成” 等通路中显著富集。而对 870 个 DEGs 的 KEGG 富集分析表明,“DNA 复制”“光合作用 - 天线蛋白”“角质、木栓质和蜡质生物合成”“内质网中的蛋白质加工” 以及 “甘油磷脂代谢” 等通路显著富集。
基因本体(Gene Ontology,GO)功能分析显示,两组 DEGs 中,大量基因被归类到 “刺激响应” 这一术语下。而且,许多富集的术语都与刺激和应激反应过程相关,包括对盐胁迫、高温以及活性氧的响应。
由此可见,即便共生关系导致植物生长受抑,AM 真菌仍可能触发宿主的防御相关反应。这些研究结果为我们深入理解 AM 真菌提供了新的视角和依据。