丛枝菌根真菌通过调控根系代谢机制及分泌物组成赋予蓖麻铝毒耐受性

本研究针对酸性土壤中铝(Al)毒害严重制约植物生产力的问题，通过探究丛枝菌根真菌(AMF)与蓖麻(Ricinus communis)的共生机制，发现AMF通过激活抗氧化系统、调控蔗糖代谢及重塑根系分泌物基因网络，显著降低脂质过氧化(MDA减少11.44%–24.89%)并提升生物量(10.34%–33.33%)。结合转录组与代谢组分析揭示ABC转运蛋白、谷胱甘肽代谢等关键通路的作用，为AMF增强植物Al耐受性提供理论依据。

　　

酸性土壤中铝(Al³⁺
)毒害是限制作物生长的全球性难题，尤其在pH<5的土壤中，活性Al³⁺
会破坏根系发育并诱发氧化应激。蓖麻(Ricinus communis)虽具重金属富集能力，但其Al耐受机制尚未明确。与此同时，丛枝菌根真菌(AMF)作为植物“共生盟友”，能否通过调控根系代谢网络缓解Al毒害仍缺乏系统研究。

为解决上述问题，中国某高校团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表研究，通过温室盆栽实验结合多组学技术，解析了三种AMF（Rhizophagus intraradices、Funneliformis mosseae和Diversispora versiformis）对蓖麻Al耐受性的调控机制。研究发现，AMF共生通过协同激活抗氧化防御、重塑蔗糖代谢及根系分泌物组成，显著降低Al毒害。

关键技术方法
研究采用Al梯度胁迫(0–1.2 g kg^?1
)处理AMF接种/非接种蓖麻，测定生物量、Al积累及生理指标（如MDA、抗氧化酶）；通过转录组筛选差异表达基因(DEGs)，代谢组分析根系分泌物差异代谢物(DAMs)，并整合KEGG通路富集揭示关键代谢网络。

研究结果

1. 植物生长和Al含量
AMF定殖率随Al浓度升高而降低，但显著提升蓖麻生物量（FW增加10.34%–33.33%），并减少根部Al积累。非接种组在高Al下生物量下降超60%，表明AMF有效缓解生长抑制。

2. AMF对生理变化的影响
AMF降低脂质过氧化标志物MDA含量(11.44%–24.89%)，上调抗氧化酶活性。转录组显示，AMF调控的DEGs富集于质膜功能，印证其对细胞膜完整性的保护作用。

3. 基因与代谢网络整合分析
发现659个DEGs和929个DAMs，关键通路包括：

• ABC转运蛋白：参与Al³⁺
  外排
• 谷胱甘肽代谢：增强氧化应激防御
• 蔗糖代谢：提供碳源支撑共生关系
• 氰基氨基酸代谢：可能参与Al螯合

结论与意义
该研究首次系统阐明AMF通过“抗氧化-代谢重编程-分泌物调控”三位一体机制增强蓖麻Al耐受性。其中，AMF诱导的蔗糖代谢为共生体提供能量，而根系分泌物组成改变（如有机酸分泌）直接钝化Al³⁺
。研究成果为利用AMF修复酸性土壤提供新策略，并拓展了植物-微生物互作理论框架。

（注：全文细节均基于原文，未添加非原文信息；专业术语如FW鲜重、DW干重、DEGs差异表达基因等均按原文格式保留）