最近，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室陳保冬研究組在叢枝菌根提高宿主植物抗旱性分子機制研究方面取得重要進展，相關研究結果在國際著名植物學期刊《新植物學家》上發(fā)表（New Phytologist 197: 617-630；2013）。

    叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza，AM)真菌在自然界中廣泛存在，能與絕大多數(shù)的陸地高等植物形成共生體系，是迄今發(fā)現(xiàn)的與植物關系最為密切的土壤微生物之一。很多研究表明，菌根共生體系對于植物適應各種逆境脅迫具有重要意義。有關叢枝菌根在植物抵御干旱脅迫中的積極作用已有較多文獻報道，但多數(shù)研究集中在AM真菌的間接作用，及菌根影響植物自身抗旱生理方面，而對于AM真菌增強植物抗旱性的直接作用，尤其是干旱脅迫下AM真菌幫助宿主植物吸收水分的分子證據(jù)，還是一項研究空白。

    陳保冬研究組采用5’-和3’-RACE技術，從AM真菌Glomus intraradices中克隆了兩個水孔蛋白基因GintAQPF1和GintAQPF2。通過畢赤酵母異源過表達證明GintAQPF1和GintAQPF2都有明顯的輸水功能。用聚乙二醇(polyethylene glycol)模擬干旱脅迫發(fā)現(xiàn)，GintAQPF1和GintAQPF2在脅迫條件下蛋白活性增加，顯著促進酵母生長。正常水分條件下，玉米菌根中GintAQPF1和GintAQPF2在含叢枝的根細胞表達量最高，其次是根外菌絲，最后是萌發(fā)孢子；干旱脅迫明顯促進了在含叢枝的根細胞和根外菌絲中GintAQPF1和GintAQPF2的表達，同時根外菌絲的生長也受到干旱的明顯誘導。干旱脅迫條件下，兩個水孔蛋白的高表達和菌絲生長的促進導致了宿主植物根系相對含水量的顯著增加。

    該研究為叢枝菌根真菌吸收水分提供了直接的分子證據(jù)，有助于人們更全面地認識逆境脅迫下菌根真菌和宿主植物之間的互動機制，同時也揭示了AM真菌在維系干旱半干旱地區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)結構和功能穩(wěn)定中的潛在重要作用。

    該項工作得到中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項目和城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室自主方向項目的支持。