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从植物到丛枝菌根真菌的脂质转移

2018-12-25 08:44:24 • 来源：

教科书告诉我们，在丛枝菌根共生中，寄主植物仅与糖类一起提供其真菌共生体，以换取无机营养。Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)研究人员的新发现现在表明脂质也在菜单上。超过80%的陆地植物生活在所谓的丛枝菌根共生体中，真菌可以在它们的根系中定殖。真菌从土壤中吸收无机养分 - 主要是磷酸盐和氮 - 并将它们传递给植物。根据流行的观点，主持人为这项服务提供富含能量的有机化合物 - 特别是碳水化合物 - 为其捐助者提供服务。LMU生物学家Caroline Gutjahr的研究小组与PeterDörmann(波恩大学)，Wolfgang Eisenreich(慕尼黑技术大学)及其LMU同事Martin Parniske领导的研究小组合作，现已证明该植物的贡献不仅仅是糖。关系：它还为其真菌伴侣提供必需的脂质。新发现出现在着名的在线期刊eLife中。

从植物到丛枝菌根真菌的脂质转移

脂质，即脂肪酸及其衍生物，对于生物膜的形成是必不可少的，也可用作储能化合物。因此，它们对所有生物的存活至关重要。“然而，最近的研究表明，丛枝菌根共生体中至少有一些真菌伴侣缺乏参与脂质生物合成主要途径的酶的基因，因此无法产生某些必需脂肪酸，”Gutjahr解释说。“在我们的研究中，我们使用模式植物莲藕的两个突变菌株来研究宿主植物是否积极弥补这种缺陷。” L.japonicus是豆科(Leguminosae)的成员，豆科植物是三叶草，豌豆，豆类和扁豆也属于的植物科。由Gutjahr分离的每个突变体 该团队在一种基因中存在缺陷，该基因在脂肪酸和磷脂生物合成的合成中起重要作用。引人注目的是，与野生型对应物相比，这些菌株具有显着更低量的菌根真菌定殖。特别是，通常在宿主根细胞内发现的高度分枝的树状真菌结构，称为丛枝菌(arbuscules) - 这是营养物交换所必需的 - 仍然不发达。

对野生型和突变体宿主感染根中存在的脂肪酸和脂类范围的比较分析表明，突变体日本血吸虫菌株的定殖根中缺失某些真菌特异性脂肪酸或其水平显着降低。 。“这表明，在缺乏脂质生物合成的植物中定殖的真菌共生体缺乏必需的脂质，”Gutjahr小组的博士生和新研究的第一作者Andreas Keymer说。使用稳定碳同位素13C的后续标记实验证明，野生型日本血吸虫宿主确实直接为真菌提供所需的脂质。换句话说，这些不是由宿主递送的糖的碳骨架中的真菌合成的。

研究人员认为，这种真菌利用植物中的脂质，主要是为了从土壤中吸收矿物质所使用的根部以外的广泛和高度分枝的菌丝网络的快速生长。孢子形成也需要大量的这些化合物，这可能是因为孢子需要储存大量脂质以支持新的发芽和真菌细丝(菌丝)的生长，这些细菌首先需要在它们再次获得植物脂质之前到达新根。Gutjahr和她的团队现在将专注于阐明植物合成的脂质是如何运输到共生体的。“此外，确定真菌可用的糖和脂质的比例也很重要，”她说。由于脂质合成比碳水化合物生产更昂贵，该参数与工厂在共生维护中投入的总能量有关。更好地理解角色因此，这种共生中的脂质生物合成可以帮助选择可以最佳利用它们与其真菌伴侣的关系的宿主植物，这可以有益于可持续农业。

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