昆明植物所在菟丝子介导的寄主间系统性磷信号研究方面取得新进展
磷是植物生长发育所需的重要元素，除了直接通过根系从土壤获取，植物还通过与土壤微生物包括丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）以及植物根际的细菌群落的相互作用来获取磷。AMF的定殖以及根际细菌群落的组成和功能受到植物本身的磷信号系统的调控，其中miR399（一类小RNA）和独角金内酯（strigolactones）信号途径都参与植物中磷信号的传递。寄生植物菟丝子可以同时寄生邻近的两个甚至多个寄主植物（包括亲缘关系较远的寄主植物），建立菟丝子连接的植物群体（dodder-connected plants cluster）。在这个群体里，菟丝子可能介导不同寄主间系统性信号的传递。然而，菟丝子是否会在不同寄主之间传递磷饥饿引起的系统信号，进而影响寄主植物根部与AMF的共生以及根际细菌群落尚不清楚。
中国科学院昆明植物研究所（以下简称“昆明植物所”）吴建强研究团队的最新研究结果表明，对菟丝子连接体系中的一株寄主植物进行缺磷处理，能够显著提高菟丝子相连的另一株不缺磷的寄主植物根部的AMF定殖效率，并且在烟草-菟丝子-烟草连接体系和黄瓜-菟丝子-烟草的连接体系中有同样的结果，说明菟丝子介导保守的系统性磷信号传递，从而促进相连寄主的AMF定殖效率。团队利用遗传学分析，发现miR399和独脚金内酯信号途径负调控菟丝子介导的烟草植株间系统性磷信号传递，影响信号接收烟草植株的AMF定殖效率，以及根际细菌的丰度和群落功能。转录组分析发现，miR399和独角金内酯信号途径共同调控的信号接收植株中的差异基因中部分基因参与转录调控和酶活等生物功能。
通过miR399的茎环反转录和二代测序发现，缺磷处理信号发射者植株促进miR399在菟丝子连接体系中的烟草寄主和菟丝子之间移动。进一步发现，在缺磷处理的烟草植物中，独角金内酯途径可能位于miR399的上游，抑制缺磷诱导的miR399的表达。
该研究从植物营养和系统性信号角度揭示了菟丝子连接的植物群体中菟丝子的生理学和生态学意义，对于理解菟丝子传递的磷相关系统性信号、植物与AMF和根际细菌群落互作以及营养吸收，具有较好的理论意义。
图1. 该研究的模型概况简图。
该研究成果以MicroRNA399s and strigolactones mediate systemic phosphate signaling between dodder-connected host plants and control association of host plants with rhizosphere microbes为题在线发表在植物学国际杂志New Phytologist上，中国科学院昆明植物所博士研究生赵漫为该论文第一作者，吴建强研究员和张井雄博士后为通讯作者。该项目得到国家自然科学基金项目、云南省应用基础研究计划重点项目、云南省振兴人才支持计划“云岭学者”和“兴滇英才”项目以及中国科学院西部之光计划等项目经费的支持。