New Phytologist | Francis Martin团队提出菌根真菌共生互作及其生活方式的新见解!

所谓的沙漠松露是一组食用菌，它们与属于半日花科的一年生和多年生灌木形成菌根共生，半日花科植物是一种适应干旱和半干旱地区的植物。这些地区的特征是干旱指数（AI），即年降水量与潜在蒸散量之间的比率低于0.5以及土壤质地沙土肥沃，土壤有机质含量低的肥沃土壤。在这些环境条件下，互惠共生促进其宿主植物的生长和存活（Science | 重磅！剑桥大学Giles Oldroyd课题组阐述植物通过共生微生物促进养分吸收！Science | 菌根真菌可以塑造生态系统对环境变化的反应！Science | Leho Tedersoo教授深度解读菌根共生如何驱动植物群落生态！）。例如，通过改变其生理和营养参数（例如增加的P，N和K吸收量），T. claveryi菌根可促进干旱期间宿主植物的生存。作为这种相互作用的结果，还发生了植物和真菌水通道蛋白表达以及根中过氧化氢含量的微调。由这些真菌建立的菌根类型称为内外生菌根（EEM）。EEMs的特征是细胞内哈蒂氏网同时存在，细胞内的菌丝穿透皮层细胞，在那里它们形成螺旋状结构，并在定殖的根部周围出现薄而无序的真菌套。细胞间或细胞内菌根结构的发生取决于几个因素。在体外条件下，高植物生长素，磷酸盐和/或水含量高有利于细胞间菌根类型，而野外条件下植物生长素，磷酸盐和/或水利用率低则有利于细胞内菌根类型（Nature Reviews Microbiology | 权威综述解读菌根共生中的独特和共同特征；eLife | 宾夕法尼亚州立大学通过宿主反应的遗传结构揭示了丛枝菌根对玉米栽培的重要性！PNAS | 南京农大和美国德州理工大学研究揭示菌根真菌介导的水稻氮素吸收！）。

2020年10月，权威期刊New Phytologist发表了西班牙穆尔西亚大学Asunción Morte教授课题组和法国国家农业食品与环境研究所（Our future begins now！走进法国国家农业食品与环境研究所(INRAE)）Francis Martin教授课题组（近5年80篇高水平文章！Francis Martin院士团队在林木微生物互作领域取得重大进展！Nat. Commun. | 重磅！Francis Martin团队揭示菌根真菌共生特征趋同进化的分子机制！Francis Martin院士点评：专注菌根共生数十年，从蘑菇采摘到基因组处理）合作的研究论文，题为Desert truffle genomes reveal their reproductive modes and new insights into plant-fungal interaction and ectendomycorrhizal lifestyle。

沙漠松露是可食用的次生真菌，与半日花科植物形成外生菌根共生。但目前关于这些真菌的繁殖方式和驱动菌外菌根相互作用的分子机制还未知。本文对两种食用松露菌的基因组进行了测序，并与其他Pezizomycetes进行了比较。研究了来自水分充足和干旱胁迫植物的菌根在促进细胞内定殖时的转录组。本研究已经鉴定出与其他松露菌中特定的基因组和分泌学特征有关的沙漠松露中有性繁殖的真菌基因，例如扩展了具有未知蛋白结构域和大量在共生中差异调节的特定小分泌蛋白。结果发现了在两种情况下菌根中差异表达的一组核心植物基因，包括碳水化合物，脂质代谢和防御相关基因。研究结果突出了沙漠松露相对于其他菌根真菌的奇异之处，同时首次了解了在干燥条件下沙漠松露中发生的由外向内共生转换的植物和真菌决定因素。

图1. 13个基因组的图谱

图2. 荒漠松露的基因家族分布

图3. 荒漠松露MAT序列的系统发育树和组织结构图

图4. 共生诱导基因序列保守性和功能分析

图5. Terfezia claveryi x Helianthemum菌根

图6. T. claveryi PCWDEs和MCWDEs在干旱胁迫下对菌根共生的调控

图7. 共生调控的核心植物基因

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”

喜欢就转发、收藏，点“在看”