Plant J：NADPH氧化酶在木霉与植物互作中的作用

来源：植物生物学

植物微生物互作是自然界中普遍存在的现象。大量研究表明，木霉与植物的互作可以提高植物根系吸收能力、植物生长并提高免疫力[1]。有研究表明，NADPH氧化酶（Nox）催化的活性氧信号传导在植物微生物相互作用中发挥关键作用[2]。此外，并且木霉中编码Nox催化亚基和调节亚基的基因突变会抑制木霉孢子萌发，暗示了Nox蛋白和活性氧信号在真菌-植物互作中的作用[3]，但是目前关于Nox在木霉与植物互作中的功能尚不清楚。

2020年6月，墨西哥的研究人员在Plant Journal在线发表了一篇题为The fungal NADPH oxidase is an essential element for the moleculardialog between Trichoderma and Arabidopsis的研究论文，在拟南芥中揭示了Nox在木霉与植物互作中的作用机制。

该研究通过建立拟南芥与野生型木霉以及Δnox1，Δnox2和ΔnoxRnull突变体共同培养，发现野生型木霉可以显著促进拟南芥根系生长、侧根形成并增加了根系生物量，但是这种效果在与ΔnoxR木霉突变体培养后显著减弱，表明NADPH氧化酶对木霉与植物相互作用的重要性。

此外，该研究发现拟南芥的根系转录反应发生了显著变化，与野生型相比，ΔnoxR突变体促进植物基因表达谱的更强烈变化。进一步的富集分析表明，发生变化的基因主要参与植物免疫反应。有趣的是，该研究在还ΔnoxR突变体接种的根系中发现了茉莉酸（JA）代谢途径的相关基因表达的上调以及JAZ1蛋白的水平的提高，表明ΔnoxR介导了JA相关的宿主防御反应。

Transcriptomic profile of the Arabidopsis root during the interaction with Trichoderma atroviride

该研究还发现木霉在接触植物之前，一组与复杂碳水化合物降解相关的基因受到抑制，但是这种抑制作用在ΔnoxR突变体丧失了，表明ΔnoxR在植物识别中受到影响，这可以解释其减少的转录反应。

NoxRaffects the fungal ability to sense and respond to plants

综上，该研究表明木霉产生的活性氧信号在木霉-植物互作中发挥关键作用，并且木霉通过调节自身代谢响应对植物的识别。该研究还强调了noxR介导的植物生长于防御之间的权衡。

参考文献：

[1] Contreras-Cornejo, H.A., Mac? ıas-Rodr?ıguez, L.I., Alfaro Cuevas, R. and L? opez-Bucio, J. (2014a) Trichodermaimproves growth of Arabidopsis seedlings under salt stress through enhancedroot development, osmo-lite production and Na+elimination through rootexudates. Mol. Plant Microbe Interact. 27, 503–514.

[2] Hern? andez-O~ nate, M.A.,Esquivel-Naranjo, E.U., Mendoza-Mendoza, A., Stewart, A. and Herrera-Estrella,A.H. (2012) An injury-response mechanism conserved across kingdoms determinesentry of the fungus Trichoderma atroviride into development. Proc. Natl. Acad.Sci. USA, 109, 14918–14923.

[3] Abb? a, S., Khouja, H.R., Martino, E.,Archer, D.B. and Perotto, S. (2009) SOD1-targeted gene disruption in theericoid mycorrhizal fungus Oidiodendron maius reduces conidiation and thecapacity for mycorrhization. Mol. Plant Microbe Interact. 22, 1412–1421.