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石斛共生菌根(Dendrobium symbiotic mycorrhzae),是指石斛根与真菌形成的共生联合体。石斛根与根围区域中有害、有益或中性真菌发生协同进化,并且对真菌的侵染产生一种适应性的机制,从而形成适应复杂生态环境的共生体系(Mycorrhizal association)。在长期的直接或间接的接触中,真菌侵染并定植于石斛根部组织中,与石斛根系建立互惠关系,在根部形成的特定功能性结构,促进石斛的生长和发育,有利于提高石斛的培养繁殖率。在根部真菌对植物发生信号传递的同时,植物对其作出相应的生理反应,引起石斛药用成分及量积累的变化。因此,开展石斛共生菌根体系及其蛋白质组学(Proteomics)研究,将具有很大的发展潜力和应用价值。
本研究从野生石斛新鲜根中分离获得与其共生的菌根真菌(Mycorrhizalfungi)76株,结合形态学、分子生物学分析技术,鉴定出11个属,分属于3亚门、6纲、6目、7科。并通过人工模拟建立石斛-菌根真菌共生体系,筛选获得了高效的石斛促生菌根真菌。其中以金钗石斛组培苗和石斛小菇为共生材料,形成菌根共生体系。根据石蜡切片结果,选取5个不同时间点的共生菌根材料,利用双向荧光差异凝胶电泳(2D-DIGE),分离菌根总蛋白,获得背景清晰的电泳图谱。经质谱分析一共获得了46个表达差异性蛋白质,涵盖了11类:氨基酸代谢,电子传递链。抗逆性过程,泛素化途径,信号转导,糖代谢,DNA与RNA,三羧酸循环途径,生命产物代谢,植物形态建成和未知。其中最大的功能类群是参与信号转导相关的蛋白,大约占22%,这类蛋白在菌根共生的状态下表现地最为敏感,生理代谢产物、电子传递链、氨基酸代谢、糖代谢和TCA循环方面的蛋白也有较大的差异表现。另外,大约有17%的质谱鉴定蛋白属于新蛋白,尚未获得其身份及功能信息。
研究石斛对共生真菌的适应性机制,能够有利于寻找促进石斛生长发育速度的共生互作基因,为培育石斛的快速繁殖和快速生长技术提供可靠的理论依据和高效、可用的菌根真菌资源。此外,研究石斛共生菌根复杂的蛋白调控网络,为进一步阐明石斛与其菌根真菌互作的分子机制奠定了基础。