OsCERK1的自然变异调控水稻与丛枝菌根真菌共生

发布时间：2021-11-28 02:51

　　水稻是重要的粮食作物,其总产量在全世界粮食产量中排名第三。水稻生产长期依赖于大量的化学肥料,然而这带来了巨大的环境问题。丛枝菌根真菌（AMF）与水稻等约80%陆生植物共生互作协助植物吸收土壤中的磷（Pi）等营养元素,因此提高AMF与水稻共生效率是减少化肥施用量的重要途径。本课题基于该科学问题,针对水稻与AMF的共生调控进行研究。首先,我们对不同水稻品种的AMF定殖效率进行比较,发现在接种AMF后第14天（14 dpi）不同水稻品种间AMF定殖效率存在差异,根系菌根定殖频率（F%）的变幅为32.46-100,根系定殖强度（M%）的变幅为2.49-37.77,4个水稻品种（Thang 10、Habataki、Sadu-cho和DY）显示出相对较高的菌根定殖效率（F%>90,M%>25）,另外4个品种（Dandongludao,Sel.No.388,Jumli dhan和Sasanishiki）显示相对较低的菌根侵染效率（F%<40,M%<7）;籼稻的AMF定殖效率显著高于粳稻;此外,发现东乡野生稻（DY）（F%=97.78,M%=30.73）定殖效率高于籼型栽培稻中... 

【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

AM共生的建立涉及宿主对真菌的三层反应，包括信号感知、信号转导和相关基因转录(MacLeanetal2017)

OsCERK1的自然变异调控水稻与丛枝菌根真菌共生7GRAS蛋白在AM共生中具有连通性和重要性，但总体上对它们调控哪些基因以及如何发生的尚不清楚。因此，尽管GRAS蛋白已经成为与AM共生相关的最重要的调节蛋白家族，但在理解它们如何发挥功能方面仍存在巨大疑问。图1-2在AM共生中起关键作用的植物蛋白概述（Macleanetal2017）Fig.1-2AnoverviewofplantproteinsthatplaykeyrolesinAMsymbiosisGRAS结构域蛋白在调节植物各种过程中起着核心作用，包括根发育(DiLaurenzioetal1996)，植物激素信号传导(Tongetal2009)，植物色素信号传导(Bolleetal2000)以及共生过程(Flossetal2013)。有趣的是，这些蛋白质的二级结构和基于系统发育树的分析，提出了这些基因起源于细菌的罗斯曼折叠甲基转移酶超家族(Zhangetal2012)，这一预测随后得到了水稻和和拟南芥蛋白质中GRAS结构域的晶体结构分析的支持(Lietal2016,Hiranoetal2017)。植物和细菌GRAS结构域蛋白之间的序列比较揭示了与底物结合相关的保守残基，这些残基被认为是陆地植物的共同祖先在功能多样化之前在单个转移事件中获得的(Zhangetal2012)。一个非常有趣的问题是，关于植物调节因子是否保留结合小分子的能力，如果有的话，他们底物是什么?

OsCERK1的自然变异调控水稻与丛枝菌根真菌共生9细胞高于未形成丛枝的细胞(Gaudeetal2012)。意味着，蔗糖从韧皮部向丛枝细胞的转运的过程中这些特异表达的转运蛋白发挥着重要的功能。图1-3蔗糖的卸载、代谢和向AMF的运输(Wangetal2017)Figure1-3.Sucroseunloading,metabolism,andtransporttoAMF.人们普遍认为，供应给AMF的大部分碳源是以糖的形式存在，糖在丛枝细胞中通过丛枝周膜和真菌质膜进行运输(Parniske2008)。早期对感染细胞进行观察，发现淀粉会消失，这一现象预示着淀粉参与了AMF的共生(KindenandBrown1975,AndandGianinazzipearson1988)。另有一些报导表明，在百脉根中，参与淀粉合成或者降解过程的基因突变体中表现出正常的AMF定殖，暗示着淀粉代谢缺陷不影响AMF的共生(Gutjahretal2009,Gutjahretal2011)。在较早的研究中，使用14C标记底物方法证明己糖是从植物转移到AM真菌的候选底物(HoandTrappe1973,SolaimanandSaito1997)。但是，另有研究报导表明根内外胚根菌丝体没有观察到明显的糖吸收(Pfefferetal1999)，并且在糖转运相关基因突变体中并没有表现出菌根定殖严重缺陷的表型(Gabriel-Neumannetal2011)。SWEET转运蛋白家族在AMF处理下表现出差异表达(Manck-GtzenbergerandRequena2016)，表明在土豆中SWEET

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3523555