丛枝菌根通过调节碳磷代谢相关基因的表达增强植物对低磷胁迫的适应性
本文选题:分室培养系统 + 丛枝菌根 ; 参考:《植物生态学报》2017年08期
【摘要】:丛枝菌根(AM)共生体系对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。AM不仅直接调节宿主植物对低磷胁迫的响应,还可能通过分泌物影响相邻的非菌根植物。该研究采用分室培养系统,以玉米(Zea mays)和AM真菌Rhizophagus irregularis为试验材料,考察低磷(10 mg·kg~( 1))和高磷(100 mg·kg~( 1))条件下,菌根共生体系对植物生长、磷营养以及碳磷代谢相关基因表达的影响,以揭示AM调节植物低磷胁迫响应的生理机制。分室培养系统由0.45μm微孔滤膜分隔成供体室、缓冲室和受体室3个分室,以供体室菌根化植物为AM分泌物来源,通过微孔膜阻止菌根真菌对未接种受体植物的直接影响,但允许AM分泌物在分室间的扩散。采用实时荧光定量PCR技术分析玉米以及AM真菌自身碳磷代谢相关基因的表达情况。试验结果表明,低磷条件下接种AM真菌显著提高了供体植物干质量和磷浓度,上调了玉米碳磷代谢相关基因的表达。AM真菌磷转运蛋白基因和碳代谢相关基因在低磷条件下的表达水平显著高于高磷水平;对于受体植物而言,仅高磷处理显著提高了玉米植株干质量和磷含量,而接种处理显著上调了受体植物磷转运蛋白基因和碳代谢相关基因的表达水平。该研究表明,低磷胁迫下AM可能通过分泌物调控植物碳磷代谢相关基因的表达,进而调节植物对低磷胁迫的生理响应。
[Abstract]:Arbuscular mycorrhizal symbiotic system plays an important role in plant adaptation to low phosphorus stress. AM not only directly regulates the response of host plants to low phosphorus stress, but also affects adjacent non-mycorrhizal plants through secretions. In this study, the effects of mycorrhizal symbiosis on plant growth, phosphorus nutrition and the expression of genes related to carbohydrate metabolism were investigated under the conditions of low phosphorus (10 mg 路kg ~ (-1) and high phosphorus (100 mg 路kg ~ (-1), using Zea mays and Rhizophagus irregularis as experimental materials. In order to reveal the physiological mechanism of AM regulating the response of plants to low phosphorus stress. The compartment culture system was separated by 0.45 渭 m microporous membrane into donor chamber, buffer chamber and receptor chamber. The mycorrhizal plant of donor chamber was used as the source of AM secretion, and the direct effect of mycorrhizal fungi on uninoculated recipient plants was prevented by micropore membrane. However, AM secretions were allowed to diffuse between chambers. The expression of genes related to carbon and phosphorus metabolism in maize and AM fungi was analyzed by real-time fluorescent quantitative PCR. The results showed that the dry weight and phosphorus concentration of donor plants were significantly increased by inoculating AM fungi under low phosphorus condition. The expression level of phosphorous transporter gene and carbon metabolism-related gene of AM fungi were significantly higher than that of high phosphorus level in low phosphorus condition, while in recipient plants, the expression of phosphorous transporter gene and carbon metabolism-related gene in maize were significantly higher than those in high phosphorus level. The dry weight and phosphorus content of maize plants were significantly increased by high phosphorus treatment, while the expression levels of phosphorous transporter genes and carbon metabolism-related genes were upregulated by inoculation. This study suggests that AM may regulate the expression of genes related to plant carbon and phosphorus metabolism through secretion, and then regulate the physiological response of plants to low phosphorus stress.
【作者单位】: 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室;中国科学院大学;中国科学技术大学生命科学学院;江西省科学院生物资源研究所江西省重金属污染生态修复工程技术研究中心;
【基金】:中国科学院战略性先导科技专项(XDB15030102)
【分类号】:Q943.2;S513
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,本文编号:1998054
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