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绝大多数陆生植物借助自身的根系，通过与菌根真菌形成互利共生，高效从环境中获取磷、氮等营养，并把碳源传递给菌根真菌，向生态系统输入碳源。共生关系的建立依赖于菌根真菌与植物之间的信号交流和转导。近日，中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所王二涛研究组在Molecular Plant 在线发表了题为 “Medicago AP2-domain Transcription Factor WRI5a Is a Master Regulator of Lipid Biosynthesis and Transfer During Mycorrhizal Symbiosis” 的论文。该研究发现在丛枝菌根真菌共生过程中，苜蓿转录因子 WRI5a 是脂肪酸碳源和磷营养交换的分子开关。

王二涛研究组长期从事植物-微生物共生的分子机理研究。该研究组近几年的研究表明，OsCERK1控制菌根信号分子-菌根因子的识别【1】，并分离了菌根共生的关键转录因子复合体 IPD3-DELLA-DIP1【2,3】，以及下游控制营养交换的 HA1 基因【4】。该研究组最新的研究表明，丛枝菌根真菌诱导植物合成脂肪酸，脂肪酸通过植物 STR/STR2 转运蛋白进入到菌根真菌中，建立了以脂肪酸为主要碳源营养的菌根共生营养交换的新理论框架【5,6】。然而，碳源营养-脂肪酸在植物和菌根真菌之间的转运调控机制还不清楚。

在这项最新的研究中，王二涛团队发现，转录因子 WRI5a 受到菌根真菌分泌的 Myc Factor 的诱导，并结合在目标基因启动子的 AW-box 区域以激活目标基因的表达。通过一系列实验证明，WRI5a 可以与 STR 启动子上的 AW-box 结合，从而激活脂肪酸转运蛋白STR的表达，调控脂肪酸的转运。在 WRI5a 基因突变体中，菌根真菌的侵染率降低，而 WRI5a 基因过表达后，菌根真菌侵染显著增加，并且植物总脂肪酸和 C16：0 脂肪酸含量均明显提高，表明 WRI5a 基因在菌根真菌侵染过程中，对植物脂肪酸的合成具有正调控作用。此外，该研究还发现，WRI5a 基因可以激活植物磷转运蛋白 MtPT4 的表达，对植物从菌根真菌中吸收磷也有重要的调控作用。

Model of the regulation of membrane formation and nutrient transfer at the periarbuscular membrane.

王二涛研究组博士后姜伊娜 （现为华东师范大学“双百人才计划”紫江青年学者，研究员）和博士生谢秋瑾为本文共同第一作者，该研究得到了国家重点研发计划、国家自然基金委和中科院等项目的支持。

参考文献

【1】Zhang X, Dong W, Sun J, Feng F, Deng Y, He Z, Oldroyd GEO*, Wang Ertao* (2015) The receptor kinase CERK1 has dual functions in symbiosis and immunity signalling. Plant Journal. 81(2):258-67.

【2】Yu N, Luo D, Zhang X, et al., Wang Ertao* (2014) A DELLA protein complex controls the arbuscular mycorrhizal symbiosis in plants. Cell Research. 24:130-133.

【3】Jin Y, Liu H, et al., Wang Ertao* (2016) DELLA proteins are common components of symbiotic rhizobial and mycorrhizal signaling pathways. Nature Communications. 10.1038.

【4】Wang Ertao*, et al. (2014) A H+-ATPase that Energizes Nutrient Uptake during Mycorrhizal Symbioses in Rice and Medicago. Plant Cell. 26: 1818-1830.

【5】Jiang Y, et al., Wang Ertao* (2017) Plants transfer lipids to sustain colonization by mutualistic mycorrhizal and parasitic fungi. Science. 10.1126.

【6】Wang W, Shi J, Xie Q, Jiang Y, Yu N*, Wang Ertao* (2017) Nutrient exchange and regulation in arbuscular mycorrhizal symbiosis. Molecular Plant. 10:1147-1158.

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