脂类介导的丛枝菌根真菌对干旱胁迫的响应及脱落酸的调控机制
批准号:
42077040
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
姚青
依托单位:
学科分类:
基础土壤学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
姚青
中文摘要
丛枝菌根(AM)真菌是重要的植物根系共生真菌,能提高植物对干旱胁迫的抗性,但是AM真菌自身对干旱胁迫的响应模式尚不清楚,尤其是干旱胁迫怎样影响丛枝(AM真菌的核心结构)的形成。脂类是植物运输给AM真菌的不可或缺的营养,逆境胁迫(如低pH)能抑制根系中AM真菌特异性的脂类合成和运输,从而抑制侵染(尤其是丛枝的形成)。因此,我们推测干旱胁迫也可能通过影响脂类代谢而调控AM真菌的侵染。此外,植物胁迫响应激素ABA能促进AM真菌产孢(积累着大量脂类)。基于此,本项目拟以番茄和AM真菌建立的共生体为研究材料,探讨不同AM真菌菌种的侵染对干旱胁迫的响应,解析干旱胁迫下共生体中脂类代谢(合成和运输)的动态变化及其与侵染的关系,揭示ABA在脂类介导的AM真菌侵染响应干旱胁迫中的调控作用和机制。研究结果有助于我们从AM真菌这个新视角理解共生体应对干旱胁迫的现象和分子生理机制,从而更好地利用AM真菌提高植物对干旱胁迫的抗性。
英文摘要
Arbuscuar mycorrhizal (AM) fungi are important symbiotic fungi in association with plant roots, and can promote plant resistance to drought stress. However, the response patterns of AM fungi themselves to drought stress are still unclear, especially the influence of drought stress on the formation of arbuscules (the core structures of AM fungi). Lipids are the indispensable nutrition which plants transfer to AM fungi. Adverse stresses (such as low pH) can inhibit the AM fungi-specific lipid biosynthesis and the transfer to AM fungi in roots, and therefore inhibit AM fungal colonization (particularly the formation of arbuscules). Consequently, we speculate that drought stress could regulate AM fungal colonization by affecting lipid metabolism. Moreover, the stress-responsive phytohormone ABA can promote the production of spores (in which a large amount of lipids are accumulated). Based on these, this project will take the symbionts of tomato and AM fungi as research materials to investigate the responses of different AM fungal species to drought stress in terms of colonization, to dissect the dynamics of lipid metabolism (including the biosynthesis and the transfer) in the symbionts under drought stress and its relation with AM fungal colonization, and to reveal the regulation and the mechanisms by ABA in the lipid-mediated responses of AM fungal colonization to drought stress. These results will facilitate our understanding of the responses of symbionts to drought stress and the molecular physiological mechanisms from a novel view of AM fungi, and therefore benefit the better application of AM fungi in promoting plant resistance to drought stress.
丛枝菌根(AM)真菌是陆地生态系统中重要的植物根系共生真菌,能提高植物对干旱胁迫的抗性。目前,AM真菌提高宿主植物对干旱胁迫的抗性机制已经有了广泛且深入的研究,但是AM真菌自身对干旱胁迫的响应模式尚不清楚。在AM真菌共生体中,根细胞与AM真菌通过物质交换维持共生关系,其中AM真菌从根细胞获得自身不能合成的脂类。因此,我们推测干旱胁迫可能通过影响脂类代谢而调控AM真菌侵染。基于此,本项目深入研究了干旱胁迫对AM真菌共生特性的影响,以及AM共生体中脂类代谢对干旱胁迫的响应模式,揭示了ABA对共生体脂类代谢的调控,阐明了脂类介导的AM真菌对干旱胁迫的响应模式和机制。.研究结果表明:干旱胁迫严重抑制AM真菌的根系侵染和功能发挥,其中丛枝的抑制效应最为明显,脂类代谢介导了干旱对丛枝的抑制;不同真菌菌种促进宿主植物抗旱性的程度存在差异,且与AM真菌对脂类的消耗密切相关,消耗大的菌种其促进抗旱性的程度低;干旱胁迫抑制丛枝的发育、促进丛枝的衰老进程,从而显著降低丛枝功能的发挥,干旱胁迫的抑制效应在共生晚期比共生早期更为明显;干旱胁迫下产生的ROS可能参与了丛枝的衰老进程,最终导致丛枝的降解,同时也抑制AM真菌特异性脂类的合成和转运;ABA是干旱胁迫的产物之一,低浓度ABA促进AM真菌侵染,但是高浓度ABA抑制侵染,模型构建分析表明根细胞中内源ABA的阈值为4.1 μg/g,低于阈值的ABA促进根细胞中AM真菌特异性脂类的合成和转运,从而促进AM真菌侵染,反之亦然;最后,本项目针对柑橘等木本植物根系难以观察丛枝的局限性,改良了菌根观察技术,能够清晰观察丛枝的发育和衰老进程。.本研究结果明确了脂类介导了干旱胁迫对AM真菌及其共生的影响,并发现ABA双向调控AM真菌共生的阈值为4.1 μg/g,极大地加深了对AM共生体中脂类代谢重要性的认识,为深入研究AM真菌丛枝发育与衰老奠定理论基础。
脂类介导的碳氮交换调控丛枝菌根共生效率的分子与生理生化机制
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批准号:32570110
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2025
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负责人:姚青
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依托单位:
丛枝菌根真菌与产铁载体解磷细菌互作活化红壤铁磷的分子生态机制
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批准号:32370109
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:姚青
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依托单位:
果园生草体系中菌根真菌调控磷循环的微生物组解析与分子生态机制
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:姚青
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依托单位:
低pH对丛枝菌根中丛枝发育与功能的影响及其激素调控机制
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批准号:31570395
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2015
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负责人:姚青
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依托单位:
丛枝菌根真菌影响植物根系构型的细胞与分子机制
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批准号:31270448
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项目类别:面上项目
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资助金额:79.0万元
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批准年份:2012
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负责人:姚青
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依托单位:
AM真菌诱导植物系统产生酚类物质的信号传递研究
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批准号:30870458
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项目类别:面上项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2008
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负责人:姚青
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依托单位:
亚热带草山草坡植物演替与丛枝菌根真菌群落的互作研究
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批准号:30200006
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2002
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负责人:姚青
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依托单位:
国内基金
海外基金