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    林學與風景園林學院唐明教授團隊在叢枝菌根真菌調控植物耐旱分子機制方面取得新進展

    來源單位及審核人:林學與風景園林學院 陳曉梅編輯:李彥華審核發布:陳芃辰 發布時間:2024-03-25瀏覽次數:18

    近日,林學與風景園林學院、亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室、嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室唐明教授團隊在New Phytologist上發表了題為“The receptor kinase RiSho1 in Rhizophagus irregularis regulates arbuscule development and drought tolerance during arbuscular mycorrhizal symbiosis”的研究論文。該論文揭示了叢枝菌根真菌異形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)受體激酶RiSho1提高宿主植物耐旱性的分子機制,為叢枝菌根真菌增強植物抗旱能力提供理論依據。

    在全球氣候變化的背景下,干旱脅迫的危害逐步加劇,是抑制植物生長發育的主要因素。叢枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌不僅可以促進植物對礦物質養分(特別是Pi)的吸收,還可以保護植物免受干旱、重金屬等多種非生物脅迫的危害,被認為是提高宿主植物耐旱性的有效策略。

    該團隊在前期研究中揭示了AM真菌絲裂原活化蛋白激酶(HOG1-MAPK)途徑提高植物耐旱性的分子機制。在此基礎上,進一步解析了AM真菌中作用于MAPK途徑上游的受體激酶在干旱脅迫下重要作用,對促進干旱、半干旱地區植物生長、提高產量具有重要意義。

    該研究在AM真菌中鑒定出一個受體激酶RiSho1,含有4個跨膜結構域和1個SH3結構域,在真菌物種中進化高度保守,RiSho1受體激酶定位于釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)質膜,能夠與HOG1-MAPK模塊的RiPbs2蛋白直接發生相互作用,在干旱脅迫下RiSho1基因的表達水平顯著升高。RiSho1基因沉默導致叢枝結構過早發生降解,闡明RiSho1在叢枝發育過程中具有重要作用,RiSho1基因沉默引起下游HOG1-MAPK級聯基因(RiSte11、RiPbs2RiHog1)和干旱脅迫響應基因(RiAQPs、RiTPSs、RiNTH1Ri14-3-3)的表達水平降低,并抑制植物在干旱脅迫下的抗氧化能力。該項研究的主要成果揭示了AM真菌RiSho1通過HOG1-MAPK級聯途徑調控干旱脅迫響應基因的作用機制,為研究AM真菌介導宿主植物耐旱脅迫機制提供了新的思路。

    AM真菌Sho1-MAPK途徑調控植物耐旱分子機制的模式圖

    林學與風景園林學院博士研究生王思佳為論文的第一作者,唐明教授和陳輝教授為本文的共同通訊作者,謝賢安、胡文濤老師和其他研究生也參與了此項研究。本研究得到了國家自然科學基金、嶺南現代農業實驗室項目、廣州市重大科技計劃等項目的資助。

    相關論文信息:https://doi.org/10.1111/nph.19677


    文圖/林學與風景園林學院

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