丛枝菌根共生条件下JA介导防御反应中跨膜信号离子组的研究

Arbuscular mycorrhiza (AM) symbiosis can induced plant defense reactions mediated by jasmonic acid (JA). Membrane-bound ions are signals that react to pathogen infection sites during early stages of infection. Membrane-bound ions are important in triggering and regulating plant defense reactions that clearly have significant importance in plant defense. However, there is no published data discussing how membrane-bound ions participate in the plant defense reaction mediated by jasmonic acid produced by the symbiotic relationship of AM with plant roots. There is no explanation for how the network relationship of membrane-bound ions in a plant defense reaction is mediated by jasmonic acid in AM symbiotic relationships. We studied membrane-bound ionome in plant defense reactions mediated by jasmonic acid in AM symbiosis in an effort to elucidate these reactions and the relationship between AM fungus, JA, and membrane-bound ions. The data reveals the function and network-effect of membrane-bound ions in plant defense reactions mediated by jasmonic acid in AM symbiotic relationships. These data may provide guidance for AM application to enhance disease resistance of cultivated medicinal plants.

丛枝菌根（AM）的共生能够诱导植物茉莉酸介导的防御反应，而跨膜信号离子作为植物对病原菌侵染进行识别的早期信号分子之一，也在触发和调节植物防御反应中起到非常重要的作用。但是跨膜信号离子是否参与到AM共生条件下茉莉酸介导的防御反应中？跨膜信号离子在AM共生条件下茉莉酸介导的防御反应网络关系等，这些问题都没有得到很好的阐明。基于上述问题，本项目研究AM菌共生条件下JA介导防御反应中动态信号离子组，旨在揭示AM菌、JA以及动态信号离子三者的关系，阐明跨膜信号离子在AM共生条件下JA介导防御反应中的作用和作用网络。该研究为AM在栽培药材抗病性中的应用提供指导，促进AM在中药材栽培中的应用。

丛枝菌根（AM）的共生能够诱导植物茉莉酸介导的防御反应，而跨膜信号离子作为植物对病原菌侵染进行识别的早期信号分子之一，也在触发和调节植物防御反应中起到非常重要的作用。但是跨膜信号离子是否参与到AM共生条件下茉莉酸介导的防御反应中？跨膜信号离子在AM共生条件下茉莉酸介导的防御反应网络关系等，这些问题都没有得到很好的阐明。基于此本项目开展了以下的工作并取得以下的成果：（1）对AM 真菌侵染过程中丹参植物根部跨膜信号离子组进行了研究，结果表明接种菌根会引起丹参根尖跨膜离子流的变化，其中H+和Ca2+处于跨膜离子信号途径的上游，K+和Cl-处于下游，是受到H+和Ca2+离子的影响；（2）研究了茉莉酸信号途径抑制剂MG132对丹参根尖跨膜离子组以及丹参菌根效益的影响，结果表明接种菌根和未接种菌根丹参植株根尖对于喷施MG132的响应不同，喷施MG132能够显著性地提高AM菌对丹参生长和有效成分积累量的促进作用，促进丹参菌根效益的发挥；（3）研究不同离子抑制剂对菌根丹参和非菌根丹参根尖跨膜离子影响，结果表明施加质膜H+-ATPase的抑制剂钒酸钠（抑制H+的外排）能引起Ca2+内流，K+外排。另外，处理15min后接种菌根处理组丹参根尖组织H+内流有着反弹现象，并在当孵育时间达到120min时与未施用组（0 min）持平，这说明接种菌根可能具有负反馈调节的作用。（4）对菌根特异表达钾离子通道蛋白基因和转运蛋白基因进行研究，获得菌根特异表达基因钾转运体SmHAK5和钾离子通道SmAKT2，其中钾转运体SmHAK5在菌根侵染14d和21d特异高表达，且仅在成熟根的韧皮部（P）和木质（X）部有表达。钾离子通道SmAKT2仅在菌根侵染14d高表达，且在成熟根的韧皮部（P）、木质部（X）、茎（S）、叶（L）、花（F）中都有表达表达。本项目该研究为AM在栽培药材生产中的应用提供指导，促进AM在中药材栽培中的应用。