南京師范大學賈永/張偉聯合發現外生菌根真菌及其菌絲際細菌協同促進植物外生菌根體系構建

近日，南京師范大學生命科學學院賈永教授與張偉副教授聯合在The ISME Journal上發表了題為Ectomycorrhizal fungi recruit hyphae-associated bacteria that metabolize thiamine to promote pine symbiosis的研究論文，發現了外生菌根真菌及其菌絲根際細菌聯合體系促進松樹外生菌根共生體系形成。

在自然界中，外生菌根真菌能與多種陸生植物形成互惠共生體系。然而，外生菌根真菌自身既無法有效從植物中獲取也無法自身有效合成其生長必需的硫胺素（維生素B1）。先前研究發現，外生菌根真菌能夠招募特定功能微生物定殖在其菌絲際，這些微生物可能與其自身生態功能的實現密切相關，并最終隨著菌絲定殖于其子實體內，形成子實體內生細菌群落。該研究采用非靶向代謝組學、基因組學以及同位素標記等技術，發現克林頓乳牛肝菌（Suillus clintonianus）及其子實體內菌絲際功能細菌高地芽孢桿菌B4（Bacillus altitudinis B4）可以在其菌絲表面定殖建立聯合體系，并協同促進B4及外生菌根真菌對硫胺素的合成與吸收。研究發現，克林頓乳牛肝菌菌絲首先分泌脲基琥珀酸（ureidosuccinic acid）和孕烯醇酮（pregnenolone），將高地芽孢桿菌B4招募至菌絲表面。隨后，克林頓乳牛肝菌分泌的脲基琥珀酸能夠刺激B4通過增加生物量及提高硫胺素合成相關功能基因（包括thiD、thiG和tenA）的表達，提升其合成硫胺素的水平。最后，克林頓乳牛肝菌吸收B4分泌的硫胺素，促進自身生長，并提高其對馬尾松（Pinus massoniana）的定殖效率。該成果為研究外生菌根真菌對維生素等養分的吸收過程及其子實體內菌絲際相關功能細菌的功能提供了新思路。

南京師范大學生科院碩士生朱家樂為論文的第一作者，生科院張偉副教授和賈永教授為論文的通訊作者。生科院碩士生于夢雅、鄭庭裕、張杰，曹耿悅；博士生吳曉晗、Yaseen Ullah以及戴傳超教授參與了該項研究。該研究得到了國家自然科學基金項目和江蘇省高校優勢學科基金項目的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/ismejo/wraf290