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营养传递。近日，我院植物学科姜伊娜研究员与谢秋瑾博士合作在Molecular Plan 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。
2017年，姜伊娜等人以典型的模式共生真菌（丛枝菌根菌）为研究材料，通过稳定同位素标定、分子生物学及代谢生物学等手段的研究发现，丛枝菌根真菌诱导植物（蒺藜苜蓿）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（Science, 2017; Molecular Plant, 2017）。但碳源营养-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，研究者发现蒺藜苜蓿的转录因子WRI5a受到菌根真菌分泌的Myc Factor的诱导，结合在启动子的AW-box区域激活目标基因的表达。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。然后将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。除此之外，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营养也有重要的调控作用。
图示：菌根共生过程中脂肪酸的转运调控模型
该研究主要在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员的指导下，在多家单位的共同努力下完成。姜伊娜研究员与博士生谢秋瑾为本文共同第一作者，华东师范大学为第二完成单位。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然基金委和上海市科委启明星等项目的支持。
作者简历：
姜伊娜，研究员，博士生导师。2006-2013年在上海交通大学进行硕博学习，并于2010-2011年在美国伊利诺伊大学进行访学，2013年获得上海交通大学博士学位。2013-2017年在中科院上海植物生理生态研究所进行博士后工作，期间获得中国博士后基金面上一等资助、赛诺菲—中国科学院上海生命科学研究院“优秀青年人才”等奖励。2017年11月受聘为华东师范大学“双百人才计划”紫江青年学者，并获国家自然基金面上项目、上海市青年启明星项目等计划资助，主要致力于植物-微生物互作过程中的分子机理研究。课题组主要研究方向包括：1）植物--微生物互作过程中营养代谢及调控的分子机理研究；2）植物病原微生物的发育调控和致病机理分析；3）植物激素及次生代谢途径的防御调控机理研究。相关研究成果已发表在Science, Mol. Plant., J. Plant Biol., Can. J. Plant Pathol.等高水平杂志。
