植生生态所科研人员揭示植物-菌根共生能量来源

4月30日，国际学术期刊The Plant Cell在线发表植物生理生态研究所王二涛研究组关于菌根共生的最新研究成果“A H+-ATPase that Energizes Nutrient Uptake during Mycorrhizal Symbioses in Rice and Medicago”。该研究揭示了植物-丛枝菌根共生营养交换过程中能量的来源，并表明通过对H+-ATPase的修饰有望提高植物从环境获取营养的能力。王二涛和其团队之前的研究还发现RAM2参与的Cutin合成是菌根共生所必需的（Current Biology, 2012; Plant signaling & behavior, 2013），并克隆了菌根共生的关键转录因子复合体RAM1, DIP1, DELLA（Current Biology, 2012; Cell Research, 2014），这些研究成果深化了人们对植物-微生物共生的理解，为作物通过共生高效利用营养奠定了基础。

在植物丛枝菌根共生中，丛枝菌根真菌能够富集土壤中的磷、氮等营养，传递给植物供其生长；同时植物提供碳源供丛枝菌根真菌生长。前人的研究发现多个磷转运蛋白和氮转运蛋白负责植物与丛枝菌根真菌之间营养转运，而磷转运蛋白是一类H+离子梯度依赖型的转运蛋白，但在植物-丛枝菌根共生中H+离子梯度的产生和维持还不清楚。王二涛研究组利用正向和反向遗传学，获得了水稻和苜蓿中特异被丛枝菌根真菌诱导的H+-ATPases，并发现突变体不能通过丛枝菌根共生获得磷营养，表现为丛枝菌根共生缺失。这是目前发现的首个有活性的H+-ATPase参与菌根共生，通过产生和维持细胞内外H+离子梯度而驱动植物与菌根真菌之间的营养交换。英国约克大学的研究人员也参与了该项目研究。

该项目得到中组部“青年千人计划”的资助。（植生生态所）