PNAS | 研究揭示共生真菌通过使用小RNA调控植物宿主的基因表达！

2022年1月11日，国际权威学术期刊PNAS发表了来自澳大利亚西悉尼大学Jonathan Plett（New Phytologist | 西悉尼大学研究揭示脱落酸支持外生菌根真菌定殖宿主植物！）领导的而国际合作团队的最新相关研究成果，题为The ectomycorrhizal fungus Pisolithus microcarpus encodes a microRNA involved in cross-kingdom gene silencing during symbiosis的研究论文。在这篇论文中，该小组描述了使用sRNA测序数据和原位miRNA检测来进一步了解根部真菌Pisolithus microcarpus（小果豆马勃）和Eucalyptus grandis（巨桉）之间的共生关系，报告了一种真菌利用miRNA调控植物的宿主基因表达的证据。

先前的研究表明，生物实体之间存在共生关系，如细菌和动物或真菌和植物。而一些微生物能够将小RNA（miRNA）转移给宿主植物，以帮助微生物维持侵染。在这项新的工作中，研究人员发现了这种转移的一个例子，这种转移对菌类和其宿主都有好处。

在他们的工作中，研究人员专注于一种已知会侵染植物根部的真菌。在这个例子中，他们想更多地了解桉树的这种侵染情况。为此，他们对真菌和被侵染的树木都进行了sRNA测序，并寻找原位miRNA转移的实例。他们发现，真菌确实将其部分miRNA转移到了树木的根部。作为这种转移的结果，真菌能够保持其对树木的侵染--但更重要的是，这种侵染实际上帮助树木更好地获得土壤养分。他们发现，除去真菌侵染的树木比那些被侵染的树木更难从土壤中提取养分。他们还发现，如果他们向已经侵染的树木添加更多的真菌，树木的根部表现甚至比那些自然侵染的树木更好。

仔细观察树根部的组织发现，真菌使树木的基因发生了变化，这些基因编码了核苷酸结合域、富含亮氨酸的重复蛋白的表达，改善了免疫反应，并通过改善土壤营养物质的处理来促进健康。他们得出结论，microRNAs可以对微生物和植物之间的相互关系产生重大影响。

图1. P. microcarpus miRNAs在与E. grandis根部的ECM共生发展过程中受到不同的调控，其中某些可以在E. grandis的细胞中恢复和定位

图2. 补充和抑制P. microcarpus的miR-8改变了E. grandis的根部定殖

图3. Pmic_miR-8的补充和破坏改变了真菌在E. grandis根部质外体空间的生长和宿主基因的表达

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