圖 SaRac1 介導(dǎo)的活性氧產(chǎn)生與吸器形成機(jī)制模式圖

檀香(Santalum album)是檀香科檀香屬的一種常綠珍貴樹(shù)種，其心材所含的檀香精油廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和化妝品工業(yè)，素有“液體黃金”之稱。作為一種兼性半寄生植物，檀香需通過(guò)特化的寄生結(jié)構(gòu)——吸器，與寄主植物根系建立連接，以獲取水分和養(yǎng)分。然而，目前關(guān)于檀香吸器發(fā)育的分子機(jī)制及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍不清楚。

熱林所森林微生物資源與保護(hù)團(tuán)隊(duì)基于檀香組織表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)，編碼功能性小GTP酶的基因SaRac1在吸器組織中特異性表達(dá)。為深入探究該基因在吸器發(fā)育中的功能，研究團(tuán)隊(duì)利用寄主植物誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)(HIGS)靶向抑制SaRac1的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)檀香吸器發(fā)育受到顯著抑制。通過(guò)酵母雙雜交和免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)表明，SaRac1與SaRbohA互作協(xié)同增強(qiáng)活性氧(ROS)產(chǎn)生。ROS信號(hào)可顯著上調(diào)多個(gè)吸器形成相關(guān)基因的表達(dá)，從而促進(jìn)吸器發(fā)育。該研究為理解寄生植物吸器發(fā)育的分子機(jī)制及優(yōu)化檀香栽培提供了新的理論依據(jù)。

相關(guān)成果以“SaRac1, a small GTPase, plays an essential role in haustorium development in the root parasite sandalwood (Santalum album)”為題，發(fā)表在中科院一區(qū)TOP期刊Tree Physiology上。熱林所孟森研究員為第一作者，陸俊錕研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFD2202000)及國(guó)家自然科學(xué)基金(31722012)等項(xiàng)目的資助。