Nature Communications | 研究揭示植物细胞容纳丛枝菌根真菌定殖共生的机制！

植物和菌根（AM）真菌的相互关系在陆地生态系统中很普遍，并导致两个共生体的营养增强；植物扩大了其获得土壤矿物营养的机会，特别是磷，而AM真菌则获得必要的碳供应。内共生关系在根部发展，包括AM真菌菌丝通过表皮在细胞内生长，随后在皮质细胞内发展分支菌丝，称为丛枝。在这两种类型的细胞中，细胞内的菌丝和丛枝都被植物膜所包围，因此真菌被维持在质外体区间内。共生体之间的营养交换发生在丛枝-皮层细胞界面上。

2022年9月5日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了美国博伊斯-汤普森研究所（BTI）的Maria Harrison教授（ISME | 美国博伊斯汤普森植物研究所揭示丛枝菌根真菌操纵细菌群落富集土壤养分！）团队的最新相关研究成果，题为Distinct ankyrin repeat subdomains control VAPYRIN locations and intracellular accommodation functions during arbuscular mycorrhizal symbiosis的研究论文。

超过70%的维管束开花植物与丛枝菌根（AM）真菌进行内共生关联。VAPYRIN（VPY）是一种植物蛋白，是AM真菌在细胞内定殖所必需的，但其功能如何仍不清楚。VPY有一个大的ankyrin重复结构域，有可能与多种蛋白质相互作用。这里科研人员表明，过量表达ankyrin重复结构域会导致类似VPY的表型，这与封存相互作用的蛋白是一致的。科研人员确定了不同的ankyrin重复域，这些重复域对丛枝的细胞内容纳是必不可少的，并揭示了VPY在细胞质和细胞核中的功能。VPY与两个激酶相互作用，包括DOES NOT MAKE INFECTIONS3（DMI3），一个核定位的共生信号激酶。在共生关系减弱的遗传背景下过量表达VPY导致类似DMI3的表型，表明VPY对DMI3的功能有负面影响。总的来说，这些数据表明VPY需要在细胞核和细胞质中存在，它可能协调信号传递和细胞容纳过程。

图1：全长的VPY、VAP/MSP和ankyrin重复（ANK）结构域的亚细胞定位

图2：大尺度的ankyrin缺失分析

图3：精细尺度的ankyrin缺失分析

图4：NLS-VPY和VPY-NES对VPY-4的影响

图5：在WT植物中过表达ankyrin重复结构域（ANK）会减少丛枝的丰度

图6：VPY在ipd3 ipd3l中的过表达导致类似dmi3的表型，VPY与DMI3相互作用

图7：VPY与PAM定位的激酶，KINASE2相互作用

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