丛枝菌根真菌调控蒺藜苜蓿根系泛素化组以建立共生互作的功能机制研究

本研究通过蛋白质组学方法（Western blot、多聚泛素化蛋白Pull-down及nano-LC–MS/MS分析），揭示了丛枝菌根真菌Rhizophagus irregularis DAOM197198在侵染蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）根系过程中泛素-蛋白酶体系统（UPS）的动态调控作用。研究发现，在共生建立早期（0–24小时）及稳定期（15天），根系泛素化水平发生显著变化：Flotillin等蛋白泛素化降低，促进共生相关蛋白合成；而MtPT5磷酸转运蛋白及脂质合成酶类泛素化增强，暗示其可能被降解。Cdc48蛋白在9–24小时积累，提示其在植物-真菌互作中参与过渡性免疫响应。该研究阐明UPS通过精确调控蛋白泛素化水平，在菌根共生建立与功能维持中发挥核心作用。

　　

细胞蛋白质稳态的调控依赖于泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS），其通过选择性靶向错误折叠或生命周期结束的蛋白质执行降解功能。尽管UPS在植物与病原体互作中的角色已被广泛研究，但其在植物与互利共生微生物互作中的作用仍知之甚少。本研究采用蛋白质组学策略——包括Western blot、多聚泛素化蛋白质Pull-down技术以及纳升级液相色谱-串联质谱（nano-LC–MS/MS）分析——系统探讨了UPS在丛枝菌根真菌Rhizophagus irregularis DAOM197198与蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）根系建立互利共生关系过程及已建成共生体系中的参与机制。

研究人员在接种后0小时、3小时、6小时、9小时、12小时、24小时和15天分别收取苜蓿幼苗根系样本，并成功解析了根系泛素化组（ubiquitinome）的短期与长期响应动态。结果表明，某些蛋白质（如flotillin家族蛋白及参与翻译机制的组分）的泛素化水平降低，这一现象暗示了菌根共生建立所需de novo蛋白质合成过程的促进。相反，其他蛋白质——如通过直接途径参与植物营养转运的磷酸盐转运蛋白（例如MtPT5）以及脂质生物合成途径中的若干酶类——则呈现更高的泛素化修饰，预示其可能通过UPS介导的降解途径被清除。

此外，研究还发现Cdc48蛋白（一种参与泛素依赖性蛋白降解的关键分子伴侣）在接种后9至24小时内于根系中显著积累，表明Cdc48可能在植物-真菌互作早期的过渡性免疫响应中扮演重要角色。综上所述，UPS通过精确调控蛋白质泛素化水平，在丛枝菌根共生的建立与功能执行中处于核心地位。