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科技日报---科学家终于揭示植物与真菌如何协调了4.5亿年合作关系(上)

2026-03-29 12:22阅读:
关键词:植物、真菌、蛋白、伙伴关系
题记:众所周知植物与真菌之间存在着共生关系,但没有想到的是这种关系竟然有上亿年的历史!现代的科技手段能从分子层面上搞清楚这种共生与伙伴关系是如何维系的,而起关键作用的是特定的蛋白,如同媒介一般,在植物与真菌之间沟通、协调与运作。这样的活动在地下已经存在4.5亿年了!植物与真菌的“地下工作”做得绝对出色,在它们的微观世界中,与宏观的世界一样,也在进行信息与能量的交换。


Scientists Finally See How Plants and Fungi Coordinate a 450-Million-Year Partnership
科学家终于揭示植物与真菌如何协调了4.5亿年合作关系


科技日报---科学家终于揭示植物与真菌如何协调了4.5亿年合作关系(上)
科学家开发出两种强大的分子工具,揭示了植物与真菌如何协调地球上最古老的生物共生关系。图片来源:Shutterstock

一对新的分子工具使科学家能够揭示植物和真菌如何协调它们古老的地下伙伴关系。
大约4
.5亿年来,植物和土壤真菌一直保持着互惠互利的伙伴关系。真菌通过植物根部生长,并从土壤中提供磷和其他矿物质。作为回报,植物提供通过光合作用产生的糖和脂肪。这种长期的关系支持着地球上约80%的植物物种,包括玉米和小麦等主要粮食作物,这些作物帮助养活了数十亿人。
几十年来,研究人员已经知道这些关系对农业至关重要。然而,允许植物和真菌协调和维持这种伙伴关系的精确分子机制尚不清楚。
由玛丽亚•哈里森教授领导的博伊斯•汤普森研究所(BTI)的一个研究小组现在结合了两种先进技术,有助于揭示哪些蛋白质相互作用,使这些伙伴关系发挥作用。这些方法还使科学家能够直接在活体植物根内确认这些相互作用,植物和真菌之间的合作实际上发生在那里。
挑战
蛋白质作为细胞的工作机制,执行大多数生物过程。在植物与真菌的伙伴关系中,某些蛋白质必须物理连接和合作,才能使这种关系正常发展和发挥作用。识别这些蛋白质伙伴关系一直很困难,因为发生营养交换的特殊根细胞极其罕见。这些细胞仅代表根组织的一小部分。
哈里森说:“多年来,我们已经知道某些蛋白质对于建立这些共生关系至关重要,但我们看不出它们与谁合作。”“这些工具让我们在伙伴关系实际发生的细胞中提出并回答这些问题。”
两款新工具
在哈里森实验室担任博士后研究员期间,谢尔盖•伊万诺夫、莱娜•穆勒和弗朗索瓦•勒费弗整合并完善了两种互补的研究方法。
首先,他们建立了一个庞大的植物和真菌蛋白质库。这些蛋白质通过酵母细胞中的筛选系统进行分析,该系统能检测目标蛋白质是否与数千种潜在伙伴发生相互作用。科学家们随后利用DNA测序技术解读结果。简而言之,该系统如同大型匹配服务平台,能够识别蛋白质之间的相互连接关系。

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