Page 207 - 《广西植物》2025年第10期

１０ 期 郁培义等: 菌根化马尾松转录组差异分析 １ ９ ３ ７

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｅｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ ｆｕｎｇｉ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｈｏｓｔ ｐｌａｎｔｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬ
ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｔｅｎ ｒｅｌｉｅｓ ｏｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｓｙｍｂｉｏｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ. Ｔｏ ｂｅｔｔｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ
ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ ｔｏ ｅｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ ｆｕｎｇｉ (Ｓｕｉｌｌｕｓ ｌｕｔｅｕｓ)ꎬ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ
ｕｓｅｄ Ｐ. ｍａｓｓｏｎｉａｎａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｕｎｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｅｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ ｆｕｎｇｉ (ＮＥ) ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ (ＣＫ)ꎬ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈꎬ
ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ Ｐ. ｍａｓｓｏｎｉａｎａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓꎬ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ
ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｇｅｎｅｓ ( ＤＥＧｓ) ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ ( ＩＮ) ａｎｄ ｕｎｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ ( ＣＫ) ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｕｓｉｎｇ
ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐａｔｈｗａｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＤＥＧｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＮＥꎬ ｔｈｅ ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ Ｐ. ｍａｓｓｏｎｉａｎａ
ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ (Ｐ<０.０５)ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａꎬ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ
ｂꎬ ｃａｔａｌａｓｅ (ＣＡＴ) ａｎｄ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ ( ＰＯＤ) ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ ( Ｐ < ０. ０５). (２) Ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ １０４ ４６７
Ｕｎｉｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｒｉｎｉｔｙ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｓｓｅｍｂｌｙꎬ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｕｎｉｇｅｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｎｒ [６６ ６４１
(６３.７９％)] ａｎｄ ＧＯ [５７ ４８３ (５５.０３％)] ｄａｔａｂａｓｅｓꎬ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｕｎｉｇｅｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ＫＯＧ ｄａｔａｂａｓｅ ｗａｓ ｔｈｅ
ｌｏｗｅｓｔꎬ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ ｏｎｌｙ [１２ ２３３ (１１.７１％)] ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ. (３) Ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ ２ ５２０ ｇｅｎｅｓ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎꎬ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＮＥ ｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬ １ ６１１ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ９０９ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＩＮ
ｇｒｏｕｐ. (４) ＧＯ ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ＫＥＧＧ ｐａｔｈｗａｙ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｍｏｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ
ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍꎬ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬ ａｎｄ ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐａｔｈｗａｙｓꎬ
ａｎｄ ｗｅｒｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａ ｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｐｌａｎｔꎬ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ｐｉｇｍｅｎｔｓꎬ ｅｔｃ.ꎬ ｐｌａｙｉｎｇ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒｏｌｅ ｉｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ. Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ ｆｕｎｇｉ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐ. ｍａｓｓｏｎｉａｎａꎬ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｓｕｉｌｌｕｓ ｌｕｔｅｕｓ ｏｎ
ｒｅｌａｔｅｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐａｔｈｗａｙｓ ａｎｄ ｋｅｙ ｅｎｚｙｍｅ ｇｅｎｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｐ. ｍａｓｓｏｎｉａｎａꎬ ａｎｄ ｌａｙ ａ
ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｇｅｎｅｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ ｓｙｍｂｉｏｓｉｓ ｉｎ Ｐ. ｍａｓｓｏｎｉａｎａ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａꎬ ｅｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ ｆｕｎｇｉꎬ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅｓꎬ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｇｅｎｅｓꎬ
ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐａｔｈｗａｙ

马尾松( Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ) 是松科松属乔木ꎬ 物的生存、生长以及生态系统的平衡和稳定都具
根系极发达ꎬ容易被外生菌根菌侵染ꎬ形成共生现 有重要意义ꎮ Ｔｒａｐｐｅ(１９６２) 研究报道ꎬ自然界有
象ꎮ 马尾松具有生长迅速、耐干旱贫瘠、环境适应 ９５％以上的微生物与宿主植物共生ꎮ 甚至有些植
能力强、造林成本低和成林容易等优良特性ꎬ在我 物的生长必须与特定的真菌共生ꎬ否则会生长不

国针叶类树种中ꎬ马尾松在我国的分布范围最广、 良甚至死亡( Ｔｒｉｖｅｄｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎬ如兰科植物的
成林综合利用率最高的珍贵乡土树种、先锋树种 兰菌根 ( Ｘｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎬ松科许多种类如火炬

以及主要的建群树种 ( 雷德芳和王志杰ꎬ２０２４)ꎮ 松、马尾松 也 存 在 特 定 的 外 生 菌 根 ( 尹 大 川 等ꎬ
有研究 表 明ꎬ 马 尾 松 成 材 纤 维 素 含 量 基 本 高 于 ２０１７ꎻ 郁培义ꎬ２０２０) ꎮ 外生菌根菌主要以菌丝扩
６２％ꎬ是良好的造纸 及 纤 维 工 业 的 主 要 材 料ꎻ另 展的方式增加植物根系水分和土壤养分的吸收面
外ꎬ松香和松油是珍贵的萜烯类香料和树脂的合 积ꎬ同时分泌部分有机酸类以及酶类等代谢物质ꎬ

成原料ꎬ主要用于轻重工业生产( 翟帅帅ꎬ２０１５)ꎮ 促进植物利用土壤中难溶性矿质元素ꎬ降低活性
基于此ꎬ马尾松的经济价值、生态效益及美学价 氧对植物的损伤ꎬ增强植物生理代谢或抵抗胁迫

值ꎬ一直为人们所公认(方晰等ꎬ２００４)ꎮ 环境的免疫能力(翟帅帅ꎬ２０１５ꎻＹｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎻ
外生菌根菌( ｅｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａｌ ｆｕｎｇｉꎬ ＥＭＦ) 作为 而作为回报ꎬＥＭＦ 可以从它的宿主植物获得自身
菌根(ｅｃｔｏｍｙｃｏｒｒｈｉｚａꎬ ＥＣＭ)的重要组成部分ꎬ是土 所需的光合产物ꎬ主要是碳水化合物ꎬ从而形成共
壤中的真菌菌丝与特定陆生植物根系形成的一种 生关系 ( 谭灿灿等ꎬ２０２３) ꎮ 这种相互依存的效
互惠共生体( 宁晨等ꎬ２０２４ꎻ姜金池等ꎬ２０２４)ꎮ 自 应ꎬ在一定程度上通过改变共生系统的菌根解剖
然环境下ꎬ绝大多数植物普遍与某些特定的微生 结构、植物生理生化途径以及遗传性状等来影响
物建立了相互依赖的共生关系ꎬ这种关系对于植 植物的生长ꎮ