文章標題：Plants transfer lipids to sustain colonization by mutualistic mycorrhizal and parasitic fungi

發表期刊：Science

發表時間：2017年

影響因子：41.845

01.研究背景

植物可通過與菌根真菌共生高效率地從土壤中獲得磷和氮等營養；同時植物把20%左右的光合作用產物傳遞給菌根真菌供其生長。傳統理論認為糖是植物為菌根真菌提供碳源營養的主要形式。然而多年來，研究人員一直沒有找到相關的糖轉運蛋白。

02.研究思路


03.實驗結果

作者結合穩定同位素示蹤代謝流技術首次揭示了在叢枝菌根真菌與植物的共生過程中，脂肪酸是植物傳遞給菌根真菌的主要碳源形式，并發現脂肪酸作為碳源營養在植物-白粉病互作中起重要作用。

通過13C同位素標定實驗，在實驗體系中用13C同位素標同時標定甘油（代表脂肪酸）和葡萄糖，但是最終在叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal，AM）中主要檢測到的是脂肪酸而不是糖，該結果首次否定了糖是植物傳遞給菌根真菌主要的碳源形式。

圖1 同位素標記中碳位置示意圖

采用遺傳學、分子生物學及代謝生物學的手段研究發現，植物宿主的脂肪酸合成對于叢枝菌根真菌共生是必須的，并且植物合成的脂肪酸能夠直接傳遞給菌根真菌。進一步的研究發現植物基因合成的一類特殊脂肪酸分子被植物的轉運蛋白STR-STR2轉運給菌根真菌。

圖2 脂肪酸是植物傳遞給菌根真菌的碳源

該研究系統揭示了脂肪酸是光合作用碳源的主要傳遞形式，推翻了傳統認識。同時研究還發現，通過降低植物病原真菌相互作用中脂肪酸的轉運，能夠有效地抑制病原真菌的致病性。該機理為將來選育抗真菌病害作物提供了有利的支撐。