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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(下)

2026-03-30 10:51阅读:
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(下)
绿色信号表明,CKL2与真菌定殖的根细胞膜上的14-3-3蛋白相互作用。粉红色信号(在细胞核中)是确认细胞转化的对照。植物是Medicago truncatula,而真菌是Rhizophagus irregularis。图片来源:哈里森实验室,博伊斯•汤普森研究所
第二种技术采用了一种广泛使用的生物方法,该方法使蛋白质仅在物理接触植物根细胞内部时才产生荧光信号。这种基于荧光的方法证实,在酵母细胞中鉴定的相互作用也发生在活植物内的正确位置。这种相互作用发生在细胞膜的“交易平台”上,植物和真菌在那里交换营养。
该研究的主要作者伊万诺夫说:“将这两种方法结合起来的好处在于,我们可以撒下一张大网来寻找候选伴侣,然后测试这些互动是否发生在正确的位置。”“第二步:在正确的细胞和细胞内正确的空间中验证活根,一直是该领域的瓶颈。”
概念验证
为了证明这种方法是有效的,研究人员专注于一种名为CKL2
的蛋白质。早期的研究已经证明,CKL2对植物-真菌伙伴关系的发展至关重要。当这种蛋白质缺失时,这种关系就不会正确形成。
筛选实验表明,CKL214-3-3蛋白家族的成员相互作用最强。这些蛋白质有助于连接其他蛋白质并调节许多重要的细胞活动。
通过荧光测试,研究人员证实这些相互作用发生在周从膜上。这个专门的边界是植物和真菌交换营养的界面。
当科学家们降低植物细胞中14-3-3蛋白的水平时,真菌定殖减少了约31%。这一发现表明,这些蛋白质在维持伙伴关系方面发挥着重要作用。
农业影响
更深入地理解植物与真菌在分子层面上如何协调其共生关系,将有助于科学家和植物育种者培育出形成更紧密共生关系的作物品种。
通过真菌伙伴更高效获取磷和其他养分的植物将减少对合成肥料的需求。这既能降低农民的成本,又能减少肥料对环境的污染。
研究小组正在将这些实验资源提供给其他科学家,以便更多的实验室可以研究这种广泛且农业上重要的生物关系中涉及的蛋白质。
哈里森说:“我们现在可以系统地确定哪些蛋白质控制营养交换,并验证它们在活根中的相互作用。”除了改善营养吸收外,这些植物与真菌的伙伴关系还可以加强植物对疾病和环境压力的防御。

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