近日，華南農業(yè)大學林學與風景園林學院、亞熱帶農業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室、嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室唐明/陳輝教授團隊在國際知名學術期刊Plant Biotechnology Journal（影響因子13.263，中科院一區(qū)top期刊）在線發(fā)表題為“Host- and virus-induced gene silencing of HOG1-MAPK cascade genes in Rhizophagus irregularis inhibit arbuscule development and reduce resistance of plants to drought stress”的研究論文（https://doi.org/10.1111/pbi.14006）。該論文揭示了叢枝菌根真菌異形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）HOG1-MAPK級聯(lián)途徑基因提高植物耐旱性的分子機制，為叢枝菌根真菌增強植物耐旱能力提供了重要理論依據(jù)。

 

　　叢枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza，AM）真菌與植物形成互惠共生體，不僅可以促進植物對土壤礦物質養(yǎng)分的獲取（特別是Pi），還可以保護植物免受干旱、鹽堿、重金屬等多種非生物脅迫。AM真菌通過調節(jié)植物生理特性和分子響應提高宿主植物對干旱的耐受性。絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）級聯(lián)是真核生物中進化高度保守的信號模塊，在非生物脅迫應答中具有重要作用。因此，在分子層面揭示AM真菌HOG1-MAPK途徑提高植物耐旱性機制，明確AM真菌HOG1-MAPK的功能，對提高干旱、半干旱地區(qū)植物生產具有重要意義。

 

　　該團隊分別克隆了HOG1-MAPK級聯(lián)途徑RiSte11、RiPbs2、RiHog1相關蛋白，在重度干旱脅迫下，RiSte11、RiPbs2、RiHog1基因的表達水平顯著升高；酵母亞細胞定位發(fā)現(xiàn)RiSte11和RiPbs2蛋白主要定位于細胞質，RiHog1蛋白主要定位于細胞核。Pull-down試驗證明RiPbs2（MAPKK）分別可以與RiSte11（MAPKKK）或RiHog1（MAPK）相互作用。

 

　　進一步利用宿主誘導基因沉默（HIGS）和病毒誘導基因沉默（VIGS）技術，發(fā)現(xiàn)RiSte11、RiPbs2、RiHog1基因沉默，導致叢枝結構過早發(fā)生降解，表明HOG1-MAPK相關基因在叢枝發(fā)育過程中具有重要作用。干旱脅迫下，RiSte11、RiPbs2、RiHog1基因沉默抑制耐旱相關基因（RiAQPs、RiTPSs、RiNTH1和Ri14-3-3）的表達水平。此研究為AM真菌提高植物耐旱性提供了生理和分子證據(jù)，也為AM真菌HOG1-MAPK級聯(lián)途徑調控叢枝發(fā)育提供了新的思路。

 

　　華南農業(yè)大學林學與風景園林學院博士生王思佳和謝賢安副教授為論文的共同第一作者，陳輝教授和唐明教授為共同通訊作者，胡文濤老師和其他研究生參與了此項研究。本研究得到國家自然科學基金、嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室、廣州市重大科技計劃等項目的資助。