向真菌喂養(yǎng)脂肪 叢枝菌根中脂質(zhì)轉(zhuǎn)移的證據(jù)
幾乎所有的生物都與大量不同的微生物共生。叢枝菌根(AM)共生是植物與一組稱(chēng)為Glomeromycota的真菌之間的相互作用。大多數(shù)陸地植物,包括幾種作物,都能夠與這些真菌相互作用,這些真菌長(zhǎng)期以來(lái)一直對(duì)植物生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生積極影響。真菌生活在植物根部,它們將卷須(稱(chēng)為菌絲)伸長(zhǎng)到周?chē)耐寥乐?,就像根系的延伸一樣,以更好地獲取和轉(zhuǎn)移營(yíng)養(yǎng)物到植物。作為回報(bào),植物服務(wù)于光合作用過(guò)程中產(chǎn)生的真菌食物。
以前的研究表明,AM真菌晚餐至少由高能糖組成,但今天在新植物學(xué)家發(fā)表,博士湯普森研究所的Maria Harrison博士和波恩大學(xué)的PeterDörmann博士的實(shí)驗(yàn)室研究人員第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明AM真菌也從宿主植物中獲得脂肪(脂質(zhì))。
“直到最近,人們才認(rèn)為這種真菌從植物中獲取糖,并且可以自己制造其他必需營(yíng)養(yǎng)素,”哈里森解釋說(shuō)。“然而,這不是完整的故事。”
脂質(zhì)的轉(zhuǎn)移可能同樣重要。生活在植物根部?jī)?nèi),真菌將進(jìn)入根細(xì)胞并形成一種叫做叢枝的樹(shù)狀結(jié)構(gòu),使共生成為同名。當(dāng)形成叢枝時(shí),必須產(chǎn)生新的植物和真菌膜,就像生長(zhǎng)樹(shù)的延伸分枝上的樹(shù)皮一樣。為此,兩種生物都會(huì)增加脂質(zhì)的產(chǎn)生,脂質(zhì)是細(xì)胞膜的重要組成部分。果然,含有真菌叢枝的植物根細(xì)胞增加了參與產(chǎn)生這種脂質(zhì)的基因的表達(dá) 3000倍。
更進(jìn)一步,Bravo等。表明在模型豆科植物Medic藜苜蓿中單獨(dú)改變其中兩個(gè)基因FatM和RAM2不僅會(huì)破壞真菌形成健康叢枝的能力,還會(huì)降低真菌生長(zhǎng)所必需的脂質(zhì)的植物產(chǎn)量,稱(chēng)為16:0β-單酰甘油(MAG)。該結(jié)果表明FatM和RAM2可能在16:0βMAG的生物合成中發(fā)揮特定作用,并進(jìn)一步突出了這種特定脂質(zhì)對(duì)AM共生的重要性。
使這種食物交換更加重要的是AM真菌本身不能合成16:0βMAG,這表明真菌依賴(lài)于它們的寄主植物作為這種分子的來(lái)源。植物為真菌提供這種必需脂質(zhì)的令人興奮的發(fā)現(xiàn)有助于解釋真菌的神秘專(zhuān)性,這意味著它完全依賴(lài)于它的宿主生存和繁殖。
“如果沒(méi)有從植物中獲得的基本脂質(zhì),AM真菌就不能產(chǎn)生它所需的復(fù)雜脂質(zhì),”第一作者Armando Bravo說(shuō)。
本研究的下一步是研究植物如何調(diào)節(jié)16:0βMAG的產(chǎn)生,以及真菌的更多脂肪是否意味著更多的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移到植物中。在農(nóng)業(yè)土地正在消耗必需營(yíng)養(yǎng)素的世界中,AM共生可能是更健康的植物和更高的作物產(chǎn)量的關(guān)鍵。
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