水稻是重要的糧食作物,其總產(chǎn)量在全世界糧食產(chǎn)量中排名第三。水稻生產(chǎn)長(zhǎng)期依賴于大量的化學(xué)肥料,然而這帶來(lái)了巨大的環(huán)境問(wèn)題。叢枝菌根真菌（AMF）與水稻等約80%陸生植物共生互作協(xié)助植物吸收土壤中的磷（Pi）等營(yíng)養(yǎng)元素,因此提高AMF與水稻共生效率是減少化肥施用量的重要途徑。本課題基于該科學(xué)問(wèn)題,針對(duì)水稻與AMF的共生調(diào)控進(jìn)行研究。首先,我們對(duì)不同水稻品種的AMF定殖效率進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)在接種AMF后第14天（14 dpi）不同水稻品種間AMF定殖效率存在差異,根系菌根定殖頻率（F%）的變幅為32.46-100,根系定殖強(qiáng)度（M%）的變幅為2.49-37.77,4個(gè)水稻品種（Thang 10、Habataki、Sadu-cho和DY）顯示出相對(duì)較高的菌根定殖效率（F%>90,M%>25）,另外4個(gè)品種（Dandongludao,Sel.No.388,Jumli dhan和Sasanishiki）顯示相對(duì)較低的菌根侵染效率（F%<40,M%<7）;秈稻的AMF定殖效率顯著高于粳稻;此外,發(fā)現(xiàn)東鄉(xiāng)野生稻（DY）（F%=97.78,M%=30.73）定殖效率高于秈型栽培稻中... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

AM共生的建立涉及宿主對(duì)真菌的三層反應(yīng)，包括信號(hào)感知、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄(MacLeanetal2017)

OsCERK1的自然變異調(diào)控水稻與叢枝菌根真菌共生7GRAS蛋白在AM共生中具有連通性和重要性，但總體上對(duì)它們調(diào)控哪些基因以及如何發(fā)生的尚不清楚。因此，盡管GRAS蛋白已經(jīng)成為與AM共生相關(guān)的最重要的調(diào)節(jié)蛋白家族，但在理解它們?nèi)绾伟l(fā)揮功能方面仍存在巨大疑問(wèn)。圖1-2在AM共生中起關(guān)鍵作用的植物蛋白概述（Macleanetal2017）Fig.1-2AnoverviewofplantproteinsthatplaykeyrolesinAMsymbiosisGRAS結(jié)構(gòu)域蛋白在調(diào)節(jié)植物各種過(guò)程中起著核心作用，包括根發(fā)育(DiLaurenzioetal1996)，植物激素信號(hào)傳導(dǎo)(Tongetal2009)，植物色素信號(hào)傳導(dǎo)(Bolleetal2000)以及共生過(guò)程(Flossetal2013)。有趣的是，這些蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)和基于系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的分析，提出了這些基因起源于細(xì)菌的羅斯曼折疊甲基轉(zhuǎn)移酶超家族(Zhangetal2012)，這一預(yù)測(cè)隨后得到了水稻和和擬南芥蛋白質(zhì)中GRAS結(jié)構(gòu)域的晶體結(jié)構(gòu)分析的支持(Lietal2016,Hiranoetal2017)。植物和細(xì)菌GRAS結(jié)構(gòu)域蛋白之間的序列比較揭示了與底物結(jié)合相關(guān)的保守殘基，這些殘基被認(rèn)為是陸地植物的共同祖先在功能多樣化之前在單個(gè)轉(zhuǎn)移事件中獲得的(Zhangetal2012)。一個(gè)非常有趣的問(wèn)題是，關(guān)于植物調(diào)節(jié)因子是否保留結(jié)合小分子的能力，如果有的話，他們底物是什么?

OsCERK1的自然變異調(diào)控水稻與叢枝菌根真菌共生9細(xì)胞高于未形成叢枝的細(xì)胞(Gaudeetal2012)。意味著，蔗糖從韌皮部向叢枝細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中這些特異表達(dá)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白發(fā)揮著重要的功能。圖1-3蔗糖的卸載、代謝和向AMF的運(yùn)輸(Wangetal2017)Figure1-3.Sucroseunloading,metabolism,andtransporttoAMF.人們普遍認(rèn)為，供應(yīng)給AMF的大部分碳源是以糖的形式存在，糖在叢枝細(xì)胞中通過(guò)叢枝周膜和真菌質(zhì)膜進(jìn)行運(yùn)輸(Parniske2008)。早期對(duì)感染細(xì)胞進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)淀粉會(huì)消失，這一現(xiàn)象預(yù)示著淀粉參與了AMF的共生(KindenandBrown1975,AndandGianinazzipearson1988)。另有一些報(bào)導(dǎo)表明，在百脈根中，參與淀粉合成或者降解過(guò)程的基因突變體中表現(xiàn)出正常的AMF定殖，暗示著淀粉代謝缺陷不影響AMF的共生(Gutjahretal2009,Gutjahretal2011)。在較早的研究中，使用14C標(biāo)記底物方法證明己糖是從植物轉(zhuǎn)移到AM真菌的候選底物(HoandTrappe1973,SolaimanandSaito1997)。但是，另有研究報(bào)導(dǎo)表明根內(nèi)外胚根菌絲體沒(méi)有觀察到明顯的糖吸收(Pfefferetal1999)，并且在糖轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因突變體中并沒(méi)有表現(xiàn)出菌根定殖嚴(yán)重缺陷的表型(Gabriel-Neumannetal2011)。SWEET轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族在AMF處理下表現(xiàn)出差異表達(dá)(Manck-GtzenbergerandRequena2016)，表明在土豆中SWEET

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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