Cell | 一箭双雕！重磅研究揭示植物磷信号网络调控菌根共生的分子机制！

作物依靠磷 (P) 和氮 (N) 来获得最佳产量和生长，但这些养分在大多数农业土壤中是有限的。为了改善P和N的获取，陆地植物与丛枝菌根(AM) 真菌形成互惠关系，后者又从植物中获得碳营养（Science | 植物与真菌的海誓山盟！研究揭示脂质交换驱动植物陆地化过程中的共生进化！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！Plant Cell | 荷兰瓦赫宁根大学研究揭示磷感应蛋白调节丛枝菌根共生的机制！）。因此，菌根定殖的根有两种营养吸收途径：直接通过根部和间接通过从菌根菌丝转移到根皮层细胞中（菌根途径）。这两条途径之间的关系是模棱两可的。

2021年10月12日，国际顶级学术期刊Cell发表了中科院上海分子植物卓越中心王二涛（Nature | 突破！中科院植生所王二涛团队揭示豆科植物与根瘤菌共生固氮的关键模块！PNAS | 中科院王二涛团队揭示受体竞争可以区分水稻的共生和免疫信号！Current Biology | 中科院分子植物卓越中心王二涛团队揭示植物共生结瘤的信号转导机制！）团队的最新相关研究成果，题为A phosphate starvation response-centered network regulates mycorrhizal symbiosis的研究论文。

本研究利用Y1H绘制了转录因子和菌根共生相关基因之间的网络。有趣的是，这个基因调控网络是由保守的P-感应途径支配的，以磷酸盐饥饿反应（PHR）转录因子为中心。PHRs是菌根共生所必需的，并通过P1BS来调节共生相关的基因。SPX结构蛋白抑制OsPHR2介导的共生相关基因的诱导并抑制菌根侵染。相反，过表达OsPHR2的植物显示出对菌根侵染的改善和对P介导的共生抑制的部分抵抗。对网络节点的功能分析表明，激素信号和菌根共生的共同调节。这个网络解读了内源性和外源性信号对菌根共生的广泛调节，并强调了菌根共生的P感应途径的共同作用。

• 水稻菌根共生转录调控网络新图谱

• 以PHR为中心的网络控制丛枝菌根共生

• 磷酸盐通过以SPX-PHR为中心的网络调节菌根共生

• 菌根共生保守P传感途径的共同选择

图 1. 丛枝菌根共生的调控网络

图2. OsPHR2通过P1BS元件直接调控菌根相关基因表达

图 3. 丛枝菌根共生需要OsPHR2

图 4. SPX蛋白通过OsPHR2负调控AM共生

图 5. Osspx1/2/3/5 四重突变体对Pi处理不敏感

图 6. 以OsPHRs为中心的网络控制丛枝菌根共生

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