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研究揭示棉菌共生提高棉花耐鹽性的分子機制

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  近日,中國農業科學院棉花研究所棉花功能基因組創新團隊開展了棉花與真菌共生對棉花耐鹽性影響的相關研究,發現棉花可與大麗輪枝菌建立共生關系形成共生體,共生體在鹽脅迫下能產生更多的抗氧化酶,且共生代謝物肌醇半乳糖可轉化為棉子糖清除自由基,參與植物滲透調節,從而提高棉花耐鹽性,該研究為棉花耐鹽分子機制的研究提供了新思路。相關研究結果發表在《農學與作物科學學報(Journal of agronomy and crop science)》上。

  

  在生物進化過程中,植物和部分真菌逐漸建立了共生關系,有利于植物提高對逆境的適應性。隨著土壤鹽漬化面積的不斷擴大,增加棉花種植面積,篩選、鑒定抗逆材料,培育適應鹽堿地的抗逆種質材料勢在必行。該研究發現棉花可與大麗輪枝菌建立共生關系形成共生體Cotton≡VD。鹽脅迫處理下,與對照相比,共生體植株體內抗氧化酶含量增加,植株光合速率提高,耐鹽性提高。轉錄組測序結果分析表明,鹽脅迫下共生體植株半乳糖代謝通路被激活,肌醇半乳糖苷合成酶 GolS 和棉子糖合成酶 RFS 基因上調表達,植株體內棉子糖含量升高,棉花的耐鹽性提高。病毒誘導的基因沉默(VIGS)實驗沉默 GhRFS 基因后,植株的棉子糖含量及耐鹽性均降低,進一步說明共生體通過提高植株體內棉子糖含量提高棉花耐鹽性,這為棉花與菌共生提高棉花抗逆性的研究提供了新視角,為培育抗鹽堿作物提供了新的技術途徑,對促進黃河三角洲和新疆鹽堿地利用具有重要意義。

  該研究得到了“十三五”國家重點研發計劃項目的資助。(通訊員  梁冰)

  原文鏈接:http://doi.org/10.1111/jac.12556

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