探討番茄的CEP2/3胜肽參與叢枝菌根菌促進側根形成之作用

Abstract

植物的側根經常會在與叢枝菌根菌( arbuscular mycorrhizal fungi)共生的時候增加。在我們過去的研究中已經發現，菌根菌共生會使番茄中的C-terminally encoded peptides (CEPs)，SlCEP2，表現量下降。外源施用於根部的生長素會減輕由脯胺酸上具有羥基化修飾的CEP2 (CEP2Hyp)胜肽處理所造成的側根形成缺陷，顯示CEP2會通過影響根部生長素相關的路徑來負調控側根形成。SlCEPR1 (CEP receptor 1)可能為CEP2的受體。同樣的，菌根菌共生可能會減輕CEP2胜肽的負面影響來增加側根形成。本研究的主旨在於更進一步探討CEP2、CEPR1以及另一個也會被菌根菌共生負調節的CEP3，在菌根菌共生促進的側根生長中的作用。本研究發現CEP2的表現會可能受到由菌根菌所提供的氮源影響。成熟CEP2胜肽表現在細胞核、細胞質與細胞膜，並且CEP2胜肽可能並不會被運輸到植物的地上部。菌根菌共生與CEP2Hyp胜肽在側根原基形成上具有相反的功能。在根部施用IAA可以減輕CEP2Hyp所造成的側根形成缺陷。相反的，在地上部施用NAA卻不能恢復因CEP2Hyp處理而下降的植物側根密度，表示CEP2Hyp胜肽主要影響是在側根發育扮演重要角色且是來自根部的生長素。與病毒誘導的CEP2基因靜默 (CEP2-VIGS) 植物相反，CEPR1-VIGS植物的側根密度仍會被菌根菌共生誘導增加，顯示CEP2的基因表現量對菌根菌共生促進的側根形成可能更為重要。大量表現CEP3會抑制菌根菌增加側根形成的能力，雖然其確切機制仍然未知。在我們的系統中，CEP2、CEPR1和CEP3對於菌根菌的生長發育非常微弱或無明顯影響。這些結果有助於了解菌根菌共生是如何通過調節CEP胜肽來增進番茄側根形成。