研究背景
在自然环境中，植物暴露在共生微生物与病原微生物之中：前者可促进植物养分吸收，而后者则引发疾病。如何在“共生”与“防御”之间取得平衡，是植物进化中极为复杂的生命现象。水稻 (Oryza sativa) 作为全球最重要的粮食作物之一，与丛枝菌根 (AM) 真菌建立的共生关系可显著提升养分吸收与抗逆性。然而，共生信号与免疫信号往往存在相互抑制，其分子协调机制仍未完全阐明。
来自福建农林大学王爱荣教授课题组联合山东农业大学崔海涛教授课题组在 Agronomy 期刊发表了题为“A Mycorrhiza-Associated Receptor-like Kinase Regulates Disease Resistance in Rice”的研究论文，首次揭示水稻类受体激酶OsARK1在维持菌根共生与抗病免疫中的双重功能，为植物精准区分并差异化处理共生菌与病原菌的核心调控机制提供了分子证据。
研究过程与结果
研究发现，水稻的OsARK1在根部不仅调控共生，同时还可以影响共生过程中免疫防御相关基因的表达；又能在叶片参与免疫反应，实现共生与防御的双重调控。通过转录组分析发现在AM共生过程中OsARK1的缺失会导致部分防御相关基因表达受到影响。此外Osark1突变体在感染稻瘟病菌 (Magnaporthe oryzae) 和白叶枯病菌 (Xanthomonas oryzae) 时均表现出显著感病性增强 (图1)，且伴随叶片中chitin诱导的胼胝质沉积减弱、ROS积累下降及防御相关基因表达受阻。
图1. Osark1突变体对稻瘟病菌及白叶枯病菌的抗性显著减弱
转录组分析显示OsARK1在早期稻瘟菌侵染引起的免疫信号激活中发挥核心作用，在稻瘟菌侵染早期24 h时，OsARK1缺失导致多类免疫相关基因 (包括LecRLK类受体激酶、NLR类免疫受体) 上调受阻。此外在稻瘟菌侵染后期48 h时，Osark1缺失导致防御与代谢相关基因持续异常表达，影响二萜类抗菌化合物和芳香族化合物的生物合成，凸显其在免疫-代谢转变中的重要性，为理解植物如何在不同微生物间“选择性互动”提供了新视角。
研究总结
研究首次揭示了OsARK1在水稻中调控菌根共生与抗病免疫的双重正向功能，明确了其在不同组织和微生物背景下的情境依赖性调控作用。OsARK1不仅通过调控免疫相关基因和次生代谢途径保障早期防御反应，还在共生建立过程中精细调控免疫防御，实现植物与有益微生物的稳态共生。总之，OsARK1为理解植物如何在共生与防御之间实现精细平衡提供了重要模型，也为作物抗病与营养利用效率提升提供了可操作的分子靶点。
原文信息
福建农林大学植物保护学院博士研究生郑自超为论文第一作者，福建农林大学王爱荣教授和山东农业大学崔海涛教授为论文共同通讯作者。福建农林大学生命科学学院博士研究生邹可；福建农林大学大学鲁国东教授和王宗华教授均参与了该课题的研究。该研究得到了福建省科技重大专项项日、福建省财政专项项目、福建省自然科学基金和山东农业大学“一流学科”建设项目的资助。
阅读英文原文：https://www.mdpi.com/3521090
Agronomy 期刊介绍
主编：Leslie A. Weston, Charles Sturt University, Australia
文章类型包括农学及农业生态学领域的研究型文章及综述，目前已被SCIE (Web of Science)、Scopus等多个数据库收录。
2024 Impact Factor：3.4
2024 CiteScore：6.7
Time to First Decision：17.2 Days
Acceptance to Publication：1.8 Days
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