近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室唐明/陳輝教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Plant Biotechnology Journal（影響因子13.263，中科院一區(qū)top期刊）在線發(fā)表題為“Host- and virus-induced gene silencing of HOG1-MAPK cascade genes in Rhizophagus irregularis inhibit arbuscule development and reduce resistance of plants to drought stress”的研究論文（https://doi.org/10.1111/pbi.14006）。該論文揭示了叢枝菌根真菌異形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）HOG1-MAPK級(jí)聯(lián)途徑基因提高植物耐旱性的分子機(jī)制，為叢枝菌根真菌增強(qiáng)植物耐旱能力提供了重要理論依據(jù)。

 

　　叢枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza，AM）真菌與植物形成互惠共生體，不僅可以促進(jìn)植物對(duì)土壤礦物質(zhì)養(yǎng)分的獲?。ㄌ貏e是Pi），還可以保護(hù)植物免受干旱、鹽堿、重金屬等多種非生物脅迫。AM真菌通過調(diào)節(jié)植物生理特性和分子響應(yīng)提高宿主植物對(duì)干旱的耐受性。絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）級(jí)聯(lián)是真核生物中進(jìn)化高度保守的信號(hào)模塊，在非生物脅迫應(yīng)答中具有重要作用。因此，在分子層面揭示AM真菌HOG1-MAPK途徑提高植物耐旱性機(jī)制，明確AM真菌HOG1-MAPK的功能，對(duì)提高干旱、半干旱地區(qū)植物生產(chǎn)具有重要意義。

 

　　該團(tuán)隊(duì)分別克隆了HOG1-MAPK級(jí)聯(lián)途徑RiSte11、RiPbs2、RiHog1相關(guān)蛋白，在重度干旱脅迫下，RiSte11、RiPbs2、RiHog1基因的表達(dá)水平顯著升高；酵母亞細(xì)胞定位發(fā)現(xiàn)RiSte11和RiPbs2蛋白主要定位于細(xì)胞質(zhì)，RiHog1蛋白主要定位于細(xì)胞核。Pull-down試驗(yàn)證明RiPbs2（MAPKK）分別可以與RiSte11（MAPKKK）或RiHog1（MAPK）相互作用。

 

　　進(jìn)一步利用宿主誘導(dǎo)基因沉默（HIGS）和病毒誘導(dǎo)基因沉默（VIGS）技術(shù)，發(fā)現(xiàn)RiSte11、RiPbs2、RiHog1基因沉默，導(dǎo)致叢枝結(jié)構(gòu)過早發(fā)生降解，表明HOG1-MAPK相關(guān)基因在叢枝發(fā)育過程中具有重要作用。干旱脅迫下，RiSte11、RiPbs2、RiHog1基因沉默抑制耐旱相關(guān)基因（RiAQPs、RiTPSs、RiNTH1和Ri14-3-3）的表達(dá)水平。此研究為AM真菌提高植物耐旱性提供了生理和分子證據(jù)，也為AM真菌HOG1-MAPK級(jí)聯(lián)途徑調(diào)控叢枝發(fā)育提供了新的思路。

 

　　華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院博士生王思佳和謝賢安副教授為論文的共同第一作者，陳輝教授和唐明教授為共同通訊作者，胡文濤老師和其他研究生參與了此項(xiàng)研究。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室、廣州市重大科技計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。