多伦多大学的研究人员在《分子细胞》杂志上发表的一项新研究中破解了植物与真菌之间的通讯密码。

研究人员利用面包酵母发现，植物激素独脚金内酯 (SL) 可激活真菌基因和与磷酸盐代谢相关的蛋白质，而磷酸盐代谢是生长的关键。了解真菌如何在分子水平上响应化学信号，可能有助于开发出培育更耐寒作物和对抗致病真菌的新策略。

多伦多大学细胞与系统生物学系资深作者兼助理教授 Shelley Lumba 表示：“当我们开始了解植物和真菌如何交流时，我们将更好地理解土壤生态系统的复杂性，从而生产出更健康的作物并改善我们对待生物多样性的方法。”

在土壤中，植物根部以一种沉默的分子“语言”与真菌互动，以指导它们的结构。当植物释放SL时，它们会向真菌发出信号，让真菌附着在它们的根部，提供磷酸盐——植物生长所需的燃料，也是大多数肥料的主要成分——以交换碳。

在这项研究中，Lumba 和她的同事们调查了真菌对 SL 产生反应的原因和方式。80% 的植物依赖这种共生关系，增强与有益真菌的这种相互作用可以生产出更耐寒的作物，减少肥料使用，并最大限度地减少流入水道的磷酸盐。

在其他情况下，致病真菌可以利用化学线索感染农作物，有时甚至会毁掉整个收成。了解这种化学语言也有助于阻止此类病原体。

由于土壤生态系统的复杂性，科学家们直到现在才确定了促进有益真菌生长的特定化学物质，或这些信号的影响。Lumba 和她的团队利用面包酵母破解了密码，面包酵母是一种更安静的真菌，已被人类驯化了数千年。现代菌株的随和方式使它们非常适合实验室。

研究人员用 SL 处理酵母，观察哪些基因被关闭和打开。他们发现这种化学信号增加了与磷酸盐代谢相关的标记为“PHO”的基因的表达。进一步分析表明，SL 通过酵母表面监测磷酸盐水平的蛋白质 Pho84 发挥作用，从而激活磷酸盐途径中的一系列其他蛋白质。

研究人员发现，植物在缺乏磷酸盐时会释放SL，向酵母发出信号改变其磷酸盐吸收。

他们发现，磷酸盐对 SL 信号的响应不仅适用于面包酵母等驯化真菌，也适用于野生真菌，特别是有害的小麦枯萎病菌和有益的共生真菌 Serendipita indica。

“基因表达作为化学处理的输出是这种方法的关键——它确定了 SL 反应对真菌生长的影响，”Lumba 说。

科学家可以利用这种简单的方法系统地识别与真菌交流的植物衍生小分子。增强与有益真菌的相互作用可以促进农业发展，减轻污染和粮食不安全。

“这项研究的潜在影响可以改善很多人的生活，”伦巴说。“这是关于健康的土壤，健康的地球。”