Plant, Cell & Environment: 紫色酸性磷酸酶GmPAP33參與大豆叢枝菌根共生過程中的叢枝退化

2021-02-22 中科脂典

華南農業大學、福建農林大學的相關研究人員在《Plant，Cell & Environment》雜誌上發表了題為「紫色酸性磷酸酶GmPAP33參與大豆叢枝菌根共生過程中的叢枝退化」的研究論文。

叢枝是陸生植物與叢枝菌根真菌共生關係的核心結構。然而，叢枝也是短暫的結構，隨著發展，這些結構很快被消化並最終消失。目前，關於衰老叢枝的消化機制知之甚少。研究人員結合生物化學和功能分析來驗證了紫色酸性磷酸酶GmPAP33在叢枝退化過程中控制磷脂水解的假設。AM真菌接種可增強GMPAP33的表達，而與大豆根系中的磷含量條件無關。啟動子β-葡萄糖醛酸酶（GUS）報告基因測定顯示，在共生過程中，GmPAP33的表達主要定位於含叢枝的細胞。重組GmPAP33對磷脂、磷脂醯膽鹼和磷脂酸具有很高的水解活性。此外，當接種AM真菌時，與野生型相比，過度表達GmPAP33大豆植株表現出增加的大叢枝百分比以及提高的產量和磷含量。菌根RNAi植物具有較高的磷脂水平和大百分比的小叢枝。這些結果結合GmPAP33在質膜上的亞細胞定位，表明GmPAP33通過參與磷脂水解參與AM共生過程中的叢枝退化。

圖1. GmPAP33對AM真菌接種和磷缺乏的表達反應

a. 中的表達定AM真菌接種後的表達反應
b. 非菌根植物磷缺乏的表達反應

圖2. 利用啟動子- GUS融合物檢測GmPAP33在菌根化大豆位

圖3. 擬南芥葉肉原生質體中GmPAP33‐GFP的亞細胞定位

圖4. GmPAP33對PC、PG、PA的體外水解能力

a. PA脂質種類
b. DAG脂質種類

圖5. 接種或不接種菌根真菌的GmPAP33過表達和RNAi沉默植物的叢枝發育、正磷酸鹽和磷脂濃度

a. 用WGA488染色的叢枝共聚焦圖像。
b. 顯示叢枝種群叢枝大小分布的頻率圖。
c. 正磷酸鹽濃度。
d. 磷脂濃度。

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