依據(jù)脂肪酸代謝研究植物白粉病

文章標(biāo)題：Plants transfer lipids to sustain colonization by mutualistic mycorrhizal and parasitic fungi

發(fā)表期刊：Science

發(fā)表時(shí)間：2017年

影響因子：41.845

01.研究背景

植物可通過(guò)與菌根真菌共生高效率地從土壤中獲得磷和氮等營(yíng)養(yǎng)；同時(shí)植物把20%左右的光合作用產(chǎn)物傳遞給菌根真菌供其生長(zhǎng)。傳統(tǒng)理論認(rèn)為糖是植物為菌根真菌提供碳源營(yíng)養(yǎng)的主要形式。然而多年來(lái)，研究人員一直沒(méi)有找到相關(guān)的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。

02.研究思路


03.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

作者結(jié)合穩(wěn)定同位素示蹤代謝流技術(shù)首次揭示了在叢枝菌根真菌與植物的共生過(guò)程中，脂肪酸是植物傳遞給菌根真菌的主要碳源形式，并發(fā)現(xiàn)脂肪酸作為碳源營(yíng)養(yǎng)在植物-白粉病互作中起重要作用。

通過(guò)13C同位素標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)體系中用13C同位素標(biāo)同時(shí)標(biāo)定甘油（代表脂肪酸）和葡萄糖，但是最終在叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal，AM）中主要檢測(cè)到的是脂肪酸而不是糖，該結(jié)果首次否定了糖是植物傳遞給菌根真菌主要的碳源形式。

圖1 同位素標(biāo)記中碳位置示意圖

采用遺傳學(xué)、分子生物學(xué)及代謝生物學(xué)的手段研究發(fā)現(xiàn)，植物宿主的脂肪酸合成對(duì)于叢枝菌根真菌共生是必須的，并且植物合成的脂肪酸能夠直接傳遞給菌根真菌。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)植物基因合成的一類特殊脂肪酸分子被植物的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白STR-STR2轉(zhuǎn)運(yùn)給菌根真菌。

圖2 脂肪酸是植物傳遞給菌根真菌的碳源

該研究系統(tǒng)揭示了脂肪酸是光合作用碳源的主要傳遞形式，推翻了傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)降低植物病原真菌相互作用中脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，能夠有效地抑制病原真菌的致病性。該機(jī)理為將來(lái)選育抗真菌病害作物提供了有利的支撐。