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戴传超教授课题组在植物开花限制根部内生真菌定殖的研究中取得进展

近日,我院戴传超教授课题组在植物开花调控根部内生真菌定殖方面取得进展。相关成果以“Jasmonate signaling restricts root soluble sugar accumulation and drives root-fungus symbiosis loss at flowering by antagonizing gibberellin biosynthesis”为题发表在植物科学领域杂志《Plant Science》上,戴传超教授为论文的通讯作者,张伟博士后为第一作者。

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开花是植物从营养阶段向生殖阶段转变的关键时期,其对于植物的生长、发育和产量至关重要。植物内生真菌已经被报导可以改变植物的生育期,包括开花时间。本课题组前期研究发现茉莉酸信号在拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花期时,被激活降低根部可溶性糖(葡萄糖和果糖)水平以及降低根部内生真菌枫香拟茎点霉(Phomopsis liquidambaris)定殖(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.13636)。但是茉莉酸信号是如何降低根部可溶性糖和限制根部内生真菌定殖还是未知的。茉莉酸介导的初级代谢物水平降低通常是由植物激素交联或次级代谢物诱导引起的。本研究首先使用拟南芥茉莉酸信号突变体,通过检测开花时,根部可溶性糖和色氨酸依赖的防御次级代谢物水平,发现茉莉酸信号降低根部可溶性糖水平,但没有激活色氨酸依赖的防御次级物质的积累。随后,通过外源添加赤霉素或赤霉素合成抑制,发现赤霉素的添加可以增加枫香拟茎点霉的根部定殖,以及阻断茉莉酸介导的根部可溶性糖降低、韧皮部蔗糖转运减少和根部可溶性转化酶活性。最后,通过使用茉莉酸和赤霉素突变体,揭示根部茉莉酸信号拮抗赤霉素的合成。

因此,本研究提出一个可能的模型用于阐述植物地上部分开花是如何限制根部内生真菌定殖效率(图1)。拟南芥开花时,以一个未知的方式激活根部茉莉酸信号,拮抗赤霉素合成,限制韧皮部可溶性糖转运和根部可溶性转化酶活性,进而降低根中可溶性糖(葡萄糖和果糖)水平,限制根部内生真菌的定殖。本研究暗示着一个激素拮抗模型(茉莉酸-赤霉素拮抗模型)而不是色氨酸介导的防御次级代谢物诱导,去降低根部可溶性糖水平和限制根部内生真菌定殖。

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论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168945221001369